成果報告書詳細
管理番号20160000000482
タイトル平成27年度成果報告書 戦略的省エネルギー技術革新プログラム/省エネルギー技術開発事業の重要技術に係る周辺技術・関連課題の検討/磁気テープカートリッジの高容量化による大規模データーセンターの消費電力削減の調査研究
公開日2016/8/5
報告書年度2015 - 2015
委託先名富士フイルム株式会社
プロジェクト番号P12004
部署名省エネルギー部
和文要約 デジタルデーターの増加に伴うデーター保存ニーズの増大により、各地のデーターセンターにデーターが集約される傾向にある。これに伴い、データーセンターでの電力消費も年々増大している。そのため、大規模データーセンターの消費電力削減は、世界的規模での課題となっている。
 大規模データーセンターでの消費電力削減を狙い、省エネルギー量の読込みを行うことを目的として検討を実施した。実現のためには、「磁気テープカートリッジの高容量化」が必要であり、実現可能性を研究した。報告書の各章の要旨を以下に示す。

1.データーセンターでの電力使用状況調査
 国内データーセンターの電力使用実績と予測を調査した結果、2020 年には年間1,719,000 万kWh(17.19TWh)の予測となっており、今後ますます消費電力が増大していく見通しであることが判明した。
 データーセンターのハードディスクドライブを一定比率でテープアーカイブシステムに置き換えた場合の、消費電力削減量を試算し、2020 年には年間で674GWhの消費電力削減が見込まれることが明らかになった。
 ストレージ製品を採用するモチベーションとしては容量対単価の低さが重視されており、テープカートリッジの容量を高めることがテープシステムの普及に繋がると考え、容量増大のための基礎検討を実施した。

2.六方晶磁性体の微粒子化と新規磁性体による記録容量向上の可能性検討
 磁性体作成時の結晶化工程における加熱処理条件および、原料組成物を構成するバリウムイオンや鉄イオンの一部を置換する元素を適正化することで、微粒子化が可能となった。結果として、現行テープシステムに使用されている六方晶フェライト(粒子体積=1900nm3)に対して約50%の体積減となる1000nm3にまで微粒子化することができた。
 作成した磁性体を用いてテープを作成し、SN比を評価した。概ね理論的に予測される曲線にそって、体積の減少に伴ってSN比 が増加していることを確認した。

3.新規記録方式導入による記録密度向上の可能性検討
 マイクロ波アシスト記録の検討を行い、シミュレーション結果では従来比2倍の記録密度向上が可能であることが明確になった。塗布型磁気テープの容量増大にマイクロ波アシスト磁気記録が有望であることを示唆するものである。
英文要約 With rapid increase in digital data, there is a rising need for data preservation. This requires data to be consolidated in large data centers. Correspondingly, with ever increasing data to be consolidated, the power consumed by data centers increases each year. Therefore, power saving in large-scale data centers has become a challenge at a global scale.
The investigation was executed to estimate the amount of power saving at large-scale data centers. This made it imperative to achieve an "Increase in capacity of the magnetic tape cartridge"; moreover, the feasibility of proposed method was researched. The summary of each chapter of the report is presented below.

1. Research of electric power usage conditions at data centers
In a domestic data center, the electric power utilization results and forecasts were investigated. It was predicted that domestic data centers would consume 17.19 TWh / annum in 2020, and the power consumption was estimated to increase in the near future.
In this study, an expected 674 GWh / annum of energy could be saved in 2020 if the hard disk drives at data centers were replaced with the tape archive system in a constant ratio.
The driving force behind the adoption of storage products was the low TB price. It was thought that improving the capacity of the tape cartridge led to the spread of the tape system. In addition, a basic examination of the capacity increase was performed.

2. Microparticulation of hexagonal magnetic particles and the investigation of the possible capacity increase by new magnetic particles
Microparticulation was made possible by optimizing the heat-treatment conditions and the composition of the raw material, wherein a part of the barium ion and the iron ion in the crystallization process was substituted during the fabrication of the magnetic particle. In this study, the minimum volume of the hexagonal magnetic particles was 1000nm3, which was approximately a 50% reduction against the hexagonal ferrite used in the present tape.
The tape was fabricated using novel magnetic particles, and the Signal-to-Noise ratio (SNR) was evaluated. It was confirmed that the SNR increased with decreasing particle volume along the curve, which was theoretically predicted.

3. Possibility study of improvement in recording density by new recording method
The micro- wave assisted magnetic recording method was studied in focus. The simulation results showed that the improvement in recording density was expected to be twice that of the current recording density when using micro- wave assisted recording.
Based on the simulation results, it can be concluded that micro-wave assisted magnetic recording is promising technology that can increase the capacity of the particulate magnetic tape.
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