211service.com
En nanotillverkningsteknik fördubblar hårddiskkapaciteten
Forskare vid HGST , en stor tillverkare av hårddiskar, har visat att en framväxande tillverkningsteknik som kallas nano-imprinting kan användas för att fördubbla datalagringskapaciteten hos dagens hårddiskar. De säger att patentsökt arbete , gjort i samarbete med ett företag som heter Molekylära avtryck , skulle kunna leda till en kostnadseffektiv tillverkningsprocess i slutet av decenniet.
Hårddiskar lagrar data i magnetiskt material på ytan av en roterande skiva. Under produktionen avsätts detta material som en tunn film. Information skrivs sedan till skivan genom att ändra den magnetiska orienteringen av distinkta enskilda enheter av materialet, så kallade korn. En grupp korn utgör tillsammans en region som kan lagra en enda bit. Sedan 1950-talet, när tekniken uppfanns, har hårddisktillverkare ständigt hittat sätt att fortsätta öka datalagringskapaciteten genom att minska den yta som krävs för att lagra lite, senast genom att använda färre och färre klustrade korn för varje.
Dataprickar: Forskare vid HGST skapade mönstret ovan, som innehåller magnetiska öar för att lagra data, med hjälp av en framväxande teknik som kallas nanoimprinting.
Nu stöter industrin på gränser för denna strategi, delvis för att partiklarnas magnetism blir mindre stabil när de är mycket små, ett fenomen som kallas superparamagnetism. Om jag tar en permanentmagnet och gör den tillräckligt liten blir den omagnetisk, förklarar Currie Munce , vice ordförande för HGST Research.
Det finns också fysiska gränser för hur små inspelningsområdena kan vara. Om man fortsätter att försöka trycka de här magnetiserade områdena närmare och närmare varandra når de till slut en punkt där de kan känna sina grannar så mycket att de har en tendens att vända sig, förklarar Grant Willson , en materialvetenskapsprofessor vid University of Texas i Austin. Det orsakar dataförlust. Willson är en av grundarna av Molecular Imprints, även om han inte var involverad i denna forskning.
Forskare har vetat i åratal att mönstring av en skiva med fysiskt isolerade, nanoskopiska magnetiska punkter gör det möjligt att packa in mer information än att applicera materialet som en kontinuerlig film. Utmaningen har varit att utveckla ett ekonomiskt sätt att tillverka diskar med de exakta nanoskopiska mönster i de cirkulära spåren som behövs för att inspelningshuvudet ska kunna utföra sitt arbete.
HGST-forskarna meddelade vid SPIEs avancerade litografimöte förra månaden att de hade använt sin egen nano-imprinting-process för att mönstra ett disksubstrat med 10 nanometer breda punkter, tätt packade och i cirkulära spår. De visade att ett inspelningshuvud kan läsa och skriva information från dessa prickar, och de rapporterade att deras process kunde skriva ut 1,2 biljoner magnetiska öar per kvadrattum – tillräckligt för att lagra ungefär en terabyte på en 2,5-tums skiva, vilket är dubbelt så mycket kapacitet som dagens enheter. (Den rymligaste enheten som för närvarande säljs av HGST kan lagra fyra terabyte data.) Eftersom prickarna kan göras ännu mindre skulle metoden i teorin möjliggöra flera generationer av kapacitetsvinster.
Nano-imprinting, en teknik som först dök upp i mitten av 1990-talet, består i att applicera ett mjukt material på en yta och sedan stämpla det med ett hårt material täckt med specifika mönster. De resulterande avtrycken leder sedan modifiering till ytan, såsom etsning eller avsättning av ytterligare material. Det mjuka materialet tas sedan bort, och bara de nya designerna lämnas kvar på den ursprungliga ytan. Den magnetiska inspelnings- och halvledarindustrin ser båda tekniken som en lovande lösning på pusslet om hur man på ett tillförlitligt sätt tillverkar strukturer och mönster mindre än cirka 20 eller 30 nanometer.
För att designa sin stämpel använde HGST-forskarna molekyler som kallas blocksampolymerer, som kan konstrueras för att radas upp i upprepade mönster på en behandlad yta - en teknik som kallas riktad självmontering. Vi tror att vi kan implementera [processen] i tillverkningen, säger Munce.
HGST:s ingenjörer kommer också att fokusera på att göra prickarna så små som fysiskt möjligt (se tillverkningsknep ger femfaldigt språng i hårddiskkapacitet). Munce säger att de kommer att möta en annan storleksgräns om cirka 15 eller 20 år. Vid det laget, säger han, förutsatt att tekniken har förbättrats ytterligare, kan jag ha köpt mig ytterligare en faktor 20 i kapacitetsökning.