ハードディスク業界におけるイノベーションによる技術進化のトレンド(株) HGSTジャパン
先行プラットフォーム開発室☆ 谷口 友規
津波古 和司
第１０回日本TRIZシンポジウム
２０１４年 9月１１日 早稲田大学© 2014 HGST, INC.

イノベーションとは？
企業の目的は、顧客の創造である。従って、企業は２つの、そして２つだけの基本的な機能を持つ。 それがマーケティングとイノベーションである。マーケティングとイノベーションだけが成果をもたらす。
「マネジメント」より

P.F.ドラッカー著

技術 ＝ 組織の労働力、資本、原材料、情報を価値の高い製品やサービスに変えるプロセス
イノベーション ＝ 技術の変化「イノベーションのジレンマ」より

C.M.クリステンセン著© 2014 HGST, INC.

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イノベーションとは？
破壊的イノベーションと持続的イノベーション
Dr.クリステンセンの定義

 破壊的イノベーション
市場において従来の価値基準とまったく異なる考えをもたらす
業界の主流でない新しいマイナーユーザーから支持されるローエンド市場で生まれるため、コスト競争力が高い

 持続的イノベーション
ハイエンド市場で求められている性能の追求
新技術で既存製品の性能向上を目指す
性能向上を存続するがゆえに、顧客のニーズを上回ることもある© 2014 HGST, INC.

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ストレージ・ディスク・ドライブの歴史
1956 RAMAC• 5 Mbytes• Fifty 24” disks, 1200 RPM• 2000 bits/in2

30 years ago

58 years ago

1986 3380• 1.2 GB >1000W• Nine 14" disks, 3600 RPM• 12 Mb/in2

総重量 58Kg

2014 Now
総重量 ２t©International Business Machines Corporation.

HDDとは、ヘッドがディスクの上を飛行して、ディスク上にデータを記録し、読み取り再生する装置。 この構造は変わることなく受け継がれている。

115g

2.5” 1TB
5400RPM640g

3.5” 8TB
7200RPM© 2014 HGST, INC.

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ストレージ・ディスク・ドライブの歴史
M Units – Annual HDD Shipments

1st era1600 Mainframe era

2nd era

3rd era

4th era

Minicomputer era

PC eraConsumer era

1400
1200

3.5”
24”, 14”

2.5”

3.5” 2.5”

1.8” 1”/<1”

8”, 5.25”

1000
800
600
400
200

MP3 HDD since 2001
DVD/HDD recorder since 2002

0© 2014 HGST, INC.

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需要容量と供給容量のトレンド
ＨＤＤ需要容量と供給容量の軌跡
破線：製品の容量

実践：市場の需要容量

1000

ＨＤＤ容量 （ＭＢ）

ＨＤＤ容量

14 inch HDD

メインフレーム市場
ミニコン市場100

デスクトップ市場
ＰＤＡ市場

8 inch HDD
5.25 inch HDD

10(MB)

2.5 inch HDD
3.5 inch HDD

1.8 inch HDD

ポータブル＆ノートブック市場
SSD

174 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95年「イノベーションのジレンマ」より

C.M.クリステンセン著© 2014 HGST, INC.

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破壊的イノベーション
破壊的イノベーション ： ＨＤＤを小型化するアーキテクチャー
各ＨＤＤ業界におけるイノベーター

進化のトレンド （「体系的技術革新」より D.Mann著）
顧客の購入の焦点
性能 －＞ 信頼性 －＞ 便利さ －＞ 価格
ＨＤＤにおいては、常に大型のＤｉｓｋサイズは性能という観点から有利にあった。
しかし下位モデルがある一定の顧客の要求を満たすと、顧客の選択の焦点は信頼性、便利さ、価格へと移っていき、小型のＤｉｓｋモデルが市場を占めるようになっていった。
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破壊的イノベーション 現在のHDD業界では、これ以上の小型化は無理、すなわちローエンド型破壊的イノベーションは望めない。
 新市場型破壊的イノベーションへの移行が生き残る道なのか？

「イノベーションへの解」より

従来と違った次元に新しいバリューを作り出す

C.M.クリステンセン著© 2014 HGST, INC.

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持続的イノベーション
持続的イノベーション : 記録密度の向上技術
１． スライダー技術
フェライト・ヘッド －＞ 薄膜ヘッド －＞ ＭＲヘッド －＞ ＧＭＲヘッド －＞ ＴＭＲヘッド
２． ディスク技術
塗布型磁気ディスク －＞ 薄膜磁気ディスク －＞ 垂直磁気ディスク
３． スライダー・ディスク間のクリアランス
ミクロン ー＞ サブミクロン ー＞ ナノ ー＞ 1nm以下

これらの技術に共通した進化のトレンドは、 “マクロからナノスケールへの進化”である。
記録密度およびFHクリアランスのさらなる微細化を目指す。
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スライダーによる記録密度の向上 (Mb/in2)
1000
TDK WEBサイトから抜粋

面
積
あたり記
録
密度

MRヘッド

100

薄膜ヘッド

TDK WEBサイトから抜粋

10フェライトヘッド

1年© 2014 HGST, INC.

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ディスクによる記録密度の向上
ディスクの各技術は、それぞれSカーブを描く。

GMR

laser
write coils

Thermal Assisted Recording (TAR)(probably on BPM)

heat spot

10 Tb/sq.in?

記録密度Bit Patterned Recording (BPM)

5 Tb/sq.in?

Discrete Track Recording (DTR)(1-2 generations, prepare for BPM)
Perpendicular Magnetic
Recording (PMR)
Longitudinal Magnetic
Recording (LMR)

1000 Gb/sq.in?

130 Gbit/sq.in.

• 50 Years• >50 Million increase in areal density

10,000 Gb/in2 = 10 Tb/in2
50 TB 3.5-inch drive
12 TB 2.5-inch drive時間© 2014 HGST, INC.

1111フライングハイトによる記録密度の向上
最近のスライダー・ディスク間のクリアランスの減少には、更なる進化のトレンドが用いられてる。
クリアランスが分子レベルに近づいてきたため、より高度なフライイング・ハイト（FH）のコントロール技術が不可欠になってきた。
従来の出荷時のFHの保証から、複雑なユーザー環境にFHを常時適応するためにコントロールできるようになっていった。

進化のトレンド ： 制御性
直線的な制御作用> 生産時にてFHを管理

仲介を用いた制御作用 > ユーザー環境を想定してFHを設定
フィードバックの導入> ユーザー環境でのTFCを用いてのFH調節

知的なフィードバック> 温度・気圧・重力・電位を感知してフィードバック© 2014 HGST, INC.

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Thermal Flying Height Control (TFC)の原理
HDD内部のヘッドとディスクの構造
ThermalActuator(heater)

熱の発生

スライダーがディスクの上を飛行する図Suspension
Write Coilヘッド

Magnetic headSlider

Read Element

Flying height
10nm
ディスク回転方向

Thermalexpansion

AirDisk
約100MΩ

HDD内部のヘッドとディスクの概略図© 2014 HGST, INC.

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結論
１．ＨＤＤ業界における破壊イノベーションは、システムのダウンサイジングにともなう小型化という単純なものであった。 ただしこのローエンド型破壊的イノベーションは限界にきている。 次なる破壊的イノベーションの模索が始まっている。
進化のトレンド ： 顧客の購入の焦点 （性能－ ＞信頼性－＞便利さ－＞価格）

２．先端技術開発は、常に確立された性能向上の軌跡を維持すること、つまり性能を高め、軌道グラフの右上の利益率の高い領域に達することを目的としてきた。 このような技術は、難しいものも多いが、破壊的ではなかった。
メーカーは、ただ顧客の示唆する目標を追求していった。
進化のトレンド ： マクロからナノスケールへの進化 / 制御性

３．実績のあるメーカーは、持続するイノベーションをリードする技術力を持っていたが、破壊的技術を率先して開発し、採用してきたのは、新規参入企業であった。 ただしHDD業界では、新規参入企業が必ずしも生き残ったわけではなかった。 これは記録密度を向上させるための一部の技術が、2000年頃まで一社（IBM）の独走状態であったことが考えられる。
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将来に向けて記録密度の限界に挑戦

 HGSTジャパンの取り組み １
イノベーション ハーベスト （Innovation Harvest）- 開発分野の垣根を越えてアイデアを社内募集- 定期的な専門家とエグゼクティブのレビュー- 優秀なアイデアは表彰の対象- アイデア実現への予算枠の確保© 2014 HGST, INC.

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将来に向けてクラウドに向けて

 HGSTジャパンの取り組み ２

新しい環境・条件・要求

更なる高信頼性に向けて- 進化のトレンド ： 設計方法論
１．試行錯誤（１９５０年代 メインフレーム市場）

２．定常状態を考えた設計（１９６０－１９８０年代 メインフレーム・ミニコン市場）

３．過渡的効果を取り入れた設計（１９８０－２０００年代 デスクトップ・ポータブル市場）

４．ゆっくりとした劣化効果を取り入れた設計（２０００年以降 デスクトップ・ポータブル市場）

５．クロスカップリングを取り入れた設計（今後の課題）６．マーフィの法則を取り入れた設計（今後の課題）© 2014 HGST, INC.

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将来に向けて進化のトレンド ： 設計方法論

マーフィの法則での設計「もしこの製品について顧客がなにか馬鹿なことができるなら、きっと彼らはそうするだろう。」という考慮を設計プロセス中に含めることである。
=> HALT（Highly Accelerated Life Test) 等の徹底したガードバンド試験によるデザインマージンの向上を目指す。
「体系的技術革新」より D.Mann著© 2014 HGST, INC.

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ご清聴ありがとうございました

HGST Japan
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