211service.com
Nowy sposób czytania dysków twardych
Gęstość danych na dyskach twardych podwajała się co roku w ciągu ostatnich 30 lat, a aby nadążyć za tym, naukowcy stworzyli coraz mniejsze czujniki do odczytywania maleńkich bitów przechowywanych na dysku. Dzisiejsze dyski twarde zawierają oszałamiającą ilość danych – ponad 200 gigabitów na cal kwadratowy. Ale gdy przemysł przygotowuje się do gęstości do jednego terabita na cal kwadratowy, czujniki osiągają swoje fizyczne granice.
Dane pakowania: Dyski twarde wkrótce pomieszczą nawet jeden terabit danych na cal kwadratowy — pięć razy więcej niż obecnie. Obecne urządzenia odczytujące nie będą w stanie odczytać maleńkich bitów, więc naukowcy z brytyjskiego Narodowego Laboratorium Fizycznego zaproponowali projekt nowego typu czujnika głowicy odczytującej, który może działać.
Naukowcy z Narodowe Laboratorium Fizyczne , w Teddington w Wielkiej Brytanii, proponują teraz nowatorski projekt czujnika do odczytu bitów na dysku twardym. Projekt, opublikowany w Dziennik Fizyki Stosowanej , opiera się na innym efekcie magnetycznym niż obecne głowice odczytu. Może to prowadzić do znacznie cieńszych i mniejszych głowic odczytujących, które są odpowiednie dla gęstości danych dochodzących do jednego terabita na cal kwadratowy, mówi główny badacz Marian Vopsaroiu.
Nowy czujnik zużywałby również nieco mniej energii niż obecne głowice do odczytu - szczególnie przydatna funkcja w przypadku laptopów i odtwarzaczy MP3. I może to poprawić szybkość czytnika. Możesz odczytać dane dziesięć razy szybciej, mówi Vopsaroiu. Zamiast jednego GHz możesz czytać z częstotliwością od pięciu do dziesięciu GHz.
Laptopy i komputery wykorzystują obecnie efekt magnetorezystancji do odczytu danych z dysku twardego. Dyski twarde przechowują bity magnetycznie; w zależności od kierunku pola magnetycznego bitu może on reprezentować bit 1 lub 0. Gdy głowica czytająca przelatuje nad dyskiem, pola magnetyczne bitów powodują odpowiednią zmianę rezystancji w czujniku głowicy czytającej. Rezystancji nie można zmierzyć bezpośrednio, więc najpierw jest ona przekształcana na napięcie za pomocą prądu stałego. (Napięcie jest równe prądowi pomnożonemu przez rezystancję.) Aby całość działała, przez czujnik musi płynąć prąd w sposób ciągły.
Nowy czujnik nie będzie potrzebował tego stałego prądu, ponieważ wykorzystuje efekt magnetoelektryczny. Materiały, które wykazują ten efekt, mają sprzężone pola elektryczne i magnetyczne: ich pole elektryczne zmienia się w odpowiedzi na zewnętrzne pole magnetyczne i odwrotnie. Tak więc w nowym czujniku pole magnetyczne bitu danych będzie bezpośrednio generować napięcie zamiast rezystancji. Za każdym razem, gdy lecisz nad nagranym bitem, indukuje napięcie impulsu, które jest dodatnie lub ujemne w zależności od orientacji bitu, mówi Vopsaroiu.
Czujnik to stos siedmiu warstw wykonanych z materiałów o różnych właściwościach magnetycznych i elektrycznych. Razem oddziałują na siebie i wykazują efekt magnetoelektryczny.
Obecne czujniki głowicy odczytującej mają natomiast 15 warstw, więc muszą być grubsze. Vopsaroiu mówi, że prawie niemożliwe jest utworzenie stosu 15 do 20 warstw w przestrzeni 10 do 15 nanometrów. Oblicza, że jego projekt może doprowadzić do powstania czujników cieńszych niż 10 nanometrów, z gęstością danych rzędu jednego terabita na cal kwadratowy.
Ostrzega, że w tym momencie liczby te są teoretyczne. To, czy projekt faktycznie zadziała, zależy od materiałów użytych w stosie czujników. Materiały o odpowiednich właściwościach magnetycznych i elektrycznych to złożone stopy, takie jak tytanian cyrkonowo-ołowiowy, kobalt-żelazo-wanad i platyna-mangan. Jak dotąd wykazano, że tylko warstwy tych materiałów o grubości mikrometrów mają niezbędne właściwości magnetyczne i elektryczne.
Aby stworzyć praktyczną głowicę do odczytu, warstwy w stosie czujników będą musiały mieć grubość od dwóch do trzech nanometrów. Nie jest jasne, czy materiały zachowają swoje właściwości w tych wymiarach. Kiedy przejdziesz do tak małych grubości… zachowanie może się ogromnie zmienić, mówi fizyk z MIT Jagadeesh Moodera , jeden z odkrywców tunelowego efektu magnetorezystancyjnego stosowanego w prądowych głowicach czytających.
Co więcej, połączenie złożonych stopów w czujniku o grubości kilku nanometrów może stanowić wyzwanie. Wszystkie materiały mają różne właściwości i niekoniecznie są ze sobą zgodne, mówi Moodera. Na przykład jeden materiał może być wrażliwy na tlen, podczas gdy inny wymaga tlenu. Niemniej jednak pomysł jest słuszny, mówi, i sensowne jest kontynuowanie go [eksperymentalnie].
Vopsaroiu zgadza się, że jego projekt będzie musiał sprostać wielu wyzwaniom. Jednak stosowane obecnie czujniki głowicy odczytującej są równie skomplikowane, a producenci opracowali sposoby ich łatwej produkcji. Poza tym, mówi, aby osiągnąć kamień milowy w postaci gęstości dysku jednego terabita na cal kwadratowy, branża będzie musiała poeksperymentować z nowszymi technologiami odczytu.