211service.com
Hur Seagates Terabit-per-kvadrattums hårddisk fungerar
Magnetiska hårddiskar kommer snart att kunna lagra en terabit (en biljon bitar) per kvadrattum. Seagate har visat den landmärke lagringstätheten med hjälp av en ny magnetisk inspelningsmetod som kan fylla 10 terabit, och kanske ännu mer, på varje tum av en vanlig 3,5-tums skiva. Diskar tillverkade med nuvarande teknik kan rymma cirka 3 terabyte.
Tekniken, som kallas värmeassisterad magnetisk inspelning, innebär uppvärmning av de magnetiska områdena på en disk som innehåller enskilda databitar, vilket gör att dessa regioner kan göras mindre. Seagate säger att metoden lovar att fortsätta öka lagringstätheten, och det kan leda till 60-terabyte hårddiskar.
En av de mest spännande sakerna med värmeassisterad magnetisk inspelning är att den är i sin linda, säger Ed Gage, chefsteknolog för heads and media R&D på Seagate. Företaget siktar på 2015 för sin första kommersiella produkt med tekniken.
Dagens hårddiskar är gjorda av magnetiska kobolt-platinalegeringar. Varje bit lagras på ett litet område med ett magnetfält som pekar i en av två motsatta riktningar, vilket betecknar en binär siffra 1 eller 0. Ju mindre dessa magnetiserade områden är, desto högre täthet har skivan. När områdena kommer ner till 25 nanometer till en kvadratisk sida (motsvarande 1 terabit per kvadrattum) blir de instabila, vilket innebär att en liten mängd värme kan få dem att vända magnetfältets riktning.
Mer stabila magnetiska material, såsom järn-platinalegeringar, är tillgängliga, säger Mark Kryder , professor i el- och datorteknik vid Carnegie Mellon University och tidigare CTO för Seagate. Men för att skriva på dem krävs magnetfält som är mycket större än vad konventionella inspelningshuvuden kan producera. Om du däremot värmer upp materialet kommer mindre magnetfält att fungera. Så värmeassisterad inspelning innebär uppvärmning av järn-platinaskivor med en kort laserpuls när huvudet applicerar ett magnetfält för att skriva data.
Det är precis vad Seagate har gjort. För tre år sedan visade de en täthet på 250 gigabit per kvadrattum med hjälp av tekniken. Sedan dess, säger Gage, har de gjort avsevärda förbättringar på två områden: inspelningshuvudet och järnplatinamediet.
Det största problemet med det nya huvudet är att det behöver fokusera ljus på 25 nanometer breda fläckar, vilket är tufft med konventionell linsbaserad optik. Så Seagate använder en parabolisk spegel som fokuserar ljus ner till en fjärdedel av dess våglängd, vilket gör 100 nanometer fläckar. För att skärpa det ännu mer använder Seagate-forskare en liten guldantenn som samlar ljus och återsänder det på en 30 nanometers plats. Det är ett guldstycke som måste formas på rätt sätt, säger Gage. Vi har provat ett antal olika antennformer.
Järn-platina-mediet utgör sina egna svårigheter. Du behöver en slät tallrik, en mycket bra granulär mikrostruktur, säger Gage. Du måste kunna odla rätt kristallstruktur. Dessutom, säger han, sprider sig värme i det magnetiska materialet. Du måste bygga lager där för att kontrollera hur värmen strömmar i sidled och vertikalt.
Seagates demo visar att de har övervunnit dessa betydande tekniska utmaningar, säger Kryder. Det här är spännande nyheter.
Just nu använder Seagate en extern laser för att skina ljus på den paraboliska spegeln. Men Gage säger att de redan har satt en laser i ett inspelningshuvud.
Ändå, säger Gage, krävs mycket mer arbete innan Seagate har en kommersiell produkt: Att sätta ihop huvudet, magnetiska media, [elektroniska styrkretsar] och firmware och få in dem på en hårddisk är ett betydande arbete.