Nagrzewanie pamięci magnetycznej

Zapotrzebowanie na przechowywanie danych stale rośnie, nawet jeśli konsumenci oczekują, że koszt za bit będzie nadal spadał. Jednak materiały do ​​nagrywania magnetycznego używane w dzisiejszych dyskach twardych osiągają limity przechowywania i prawdopodobnie osiągną maksimum w ciągu pięciu lat. Aby konkurować z nowszymi technologiami, takimi jak flash, firmy, które je produkują, potrzebują czegoś nowego.

Lizak laserowy : Urządzenie w kształcie lizaka pokazane na mikrofotografii elektronowej skaningowej u góry to antena optyczna wykonana ze złota. Mierząc 50 nanometrów w najszerszym miejscu, jest częścią prototypowego systemu magnetycznego przechowywania opracowywanego przez firmę Seagate. Po dodaniu do głowicy zapisu danych magnetycznych dysku twardego, pokazanej poniżej, łączy światło laserowe z maleńkimi punktami na nośnikach magnetycznych.

Teraz badacze w Seagate wykazali wykonalność nowej technologii, która mogłaby rozszerzyć możliwości zapisu danych magnetycznych o wiele lat. Nazywany zapisem magnetycznym wspomaganym ciepłem, polega na rozgrzaniu obszarów magnetycznych dysku, aby umożliwić korzystanie z bardziej stabilnych nośników zapisu. Powinno to umożliwić rejestrację danych z gęstością 50 razy większą niż będzie to możliwe, gdy dzisiejsze technologie osiągną swoje granice.

W ciągu kilku lat branża rejestracji magnetycznej będzie musiała znaleźć nową drogę naprzód, ponieważ obecnie używane materiały zbliżają się do swoich fizycznych granic. Randall Victor , profesor inżynierii elektrycznej i komputerowej na University of Minnesota.

Dysk twardy w większości komputerów składa się z jednego lub więcej wirujących dysków pokrytych magnetycznie wrażliwą folią składającą się z maleńkich, postrzępionych ziaren. Dane są rejestrowane, gdy mała głowa porusza się po dysku, odwracając namagnesowanie jednego z tych ziaren tak, że jest skierowane w górę lub w dół, dla 1 lub 0.

Ponieważ zwiększamy gęstość przechowywania, musimy zmniejszać ziarna, mówi Ed Schlesinger , kierownik wydziału inżynierii elektrycznej i komputerowej na Uniwersytecie Carnegie Mellon w Pittsburghu. Ale dochodzisz do punktu, w którym ziarna stają się tak małe, że stają się niestabilne, a ich stan magnetyczny może być zmieniany przez niewielkie wahania temperatury.

Problemu nie da się przezwyciężyć po prostu przełączając się na bardziej stabilne nośniki zapisu, ponieważ dzisiejsze głowice nagrywające nie potrafią na nich zapisywać. Dlatego firma Seagate opracowała głowice do nagrywania magnetycznego, które integrują element grzewczy. Wydmuchiwanie bardziej stabilnych magnetycznie ziaren krótkim impulsem ciepła znacznie ułatwia ich obracanie. Gdy nośnik ponownie ostygnie, dane są zamrożone.

Nagrywanie magnetyczne wspomagane ciepłem nadal stanowi jednak ogromne wyzwanie naukowe i inżynierskie. Ciepło jest dostarczane przez szybki wybuch lasera, który musi być skupiony do punktu wielkości pojedynczego ziarna – o średnicy mniejszej niż 100 nanometrów. Jest to niemożliwe przy użyciu konwencjonalnej optyki. Zamiast tego wymaga nowej generacji optyki, która działa w tak zwanym polu bliskim. Technologia Seagate wykorzystuje anteny optyczne , które mogą skupiać energię świetlną na obszarach mniejszych niż jakikolwiek instrument z soczewkami.

Naukowcy z firmy Seagate wykazali teraz, że rejestrowanie magnetyczne wspomagane ciepłem może być wykonane niezawodnie. Do zapisywania danych na dysku twardym pokrytym stabilnym nośnikiem zapisu wykorzystali głowicę magnetyczną wyposażoną w optykę bliskiego pola. Dziś w dzienniku Fotonika przyrody , naukowcy opisują swój system i zgłaszają rejestrowanie danych przy gęstościach 250 gigabitów na cal kwadratowy.

Ta gęstość odpowiada tylko gęstości dysków twardych znajdujących się w dzisiejszych laptopach. Ale nie o to chodzi, twierdzą naukowcy. To prawdziwy tour de force w nauce i inżynierii tej technologii, mówi Schlesinger.

Prototyp Seagate jest wykonany prawie w całości z komponentów, które można znaleźć w dzisiejszych dyskach twardych, mówi Ed Gage, dyrektor wykonawczy ds. badań nad systemami nagrywania w firmie. Prototyp wykorzystuje inny nośnik zapisu niż dzisiejsze dyski twarde, ale można go nałożyć przy użyciu tych samych procesów, które są już stosowane w branży. Podobnie głowica pisząca jest taka sama, jak te już produkowane przez firmę, z wyjątkiem dodania optyki.

Firma planuje teraz zwiększyć gęstość nagrań. Eksperymentalny system wymaga dodatkowej pracy inżynierskiej, mówi William Challener, inny badacz projektu Seagate. Wielkość światła uzyskana w prototypie wynosiła około 70 nanometrów; inni badacze wykazali w laboratorium 20 nanometrów, a firma ma nadzieję, że to dorówna. Pozostaje również do wykonania pewna praca nad zintegrowaniem elektronicznego systemu sterowania laserem z dyskiem twardym.

W międzyczasie inni pracują nad drugą technologią zwiększenia pamięci magnetycznej. To podejście, zwane wzorowaniem bitów, polega na zwiększeniu gęstości i stabilności bitów magnetycznych poprzez tworzenie wzorzystych macierzy bardzo regularnie ukształtowanych, nanoskalowych ziaren magnetycznych.

Każde z tych podejść ma bardzo różne mocne i słabe strony, mówi Barry Schechtman , emerytowany dyrektor wykonawczy Konsorcjum Przemysłu Magazynowania Informacji . Ale istnieje silny konsensus, że za pięć do dziesięciu lat tylko jeden nie wystarczy. Będziemy potrzebować kombinacji wzorcowania bitów i zapisu magnetycznego wspomaganego ciepłem.

ukryć