211service.com
Tillverkningstrick ger femfaldigt språng i hårddiskkapacitet
En teknik som gör det möjligt för de nanomönstrade lagren som lagrar data i hårddiskar att sätta ihop sig själva har förbättrats för att bättre passa massproduktion och skulle kunna möjliggöra diskar som lagrar fem gånger så mycket data som den största som finns tillgänglig idag.
Fina linjer: Polymermolekyler sammanfogade sig själva i det vanliga mönstret av 10 nanometer breda korridorer i den större av dessa två mikroskopbilder, tack vare användningen av en ny beläggning som hjälper molekylerna att rikta in sig korrekt. Den mindre bilden visar att utan beläggningen bildar polymererna inte organiserade strukturer.
Att använda självmontering istället för maskiner som skriver ut eller etsar ut funktioner har länge ansetts vara en potentiell lösning på ett hotande hinder för att utöka kapaciteten hos hårddiskdesigner. Forskare vid University of Texas i Austin har nu arbetat fram en lösning på ett problem som gjorde självmontering oförenlig med befintliga fabriker.
Hårddiskar lagrar data på en snurrande skiva, skrivna i ett mönster av magnetiserade områden på en magnetisk beläggning. I decennier har vinster i hårddiskkapacitet kommit från att packa dessa regioner – och därmed data – tätare. Men nu kan de inte placeras mycket närmare varandra utan att magnetiska störningar äventyrar tillförlitligheten för datalagring.
Att täcka en diskbricka med fysiskt separata prickar av magnetiskt material istället för en kontinuerlig beläggning skulle möjliggöra mycket tätare lagring, eftersom interferens mellan prickarna skulle förhindras av mellanrummen mellan dem. Men befintliga tillverkningsmetoder kan inte på ett tillförlitligt sätt göra diskreta öar placerade närmare än cirka 30 nanometer från varandra, vilket ger ungefär samma datatäthet som konventionella hårddiskdesigner idag.
Grant Willson , en materialvetenskapsprofessor vid UT Austin, som arbetar med kemiprofessorn i UT Austin Christopher Ellis , har hittat ett sätt att skapa magnetiska öar mycket mer tätt packade än vad befintliga produktionsverktyg kan göra. Den nya metoden använder ett block av sampolymerer - långkedjiga molekyler gjorda av block av olika polymerer - som kan sätta ihop sig till regelbundna och mycket små, upprepande mönster. Mönstren kan styras genom att välja rätt kombination av polymerer och lägga till mönster på ytan de appliceras på. När det väl har formats kan ett sådant mönster användas som en mall för att skapa prickar av magnetiskt material på en hårddiskbricka.
Det tillvägagångssättet har hållits tillbaka av utmaningen att få långa sampolymermolekyler att lägga sig platt med en metod som är kompatibel med befintliga fabriker. UT Austin-gruppen tillkännagav förra veckan att de hade löst problemet genom att uppfinna ett täckskikt - även en polymer - som blandar sampolymererna i rätt orientering.
Du snurrar bara ett par fler lager än vanligt och värmer upp saken med värmeplattan som redan finns där, säger Willson. När polymertäckskiktet appliceras är det inaktivt och bundet till ammoniumjoner. Uppvärmning driver bort ammoniak och växlar överbeläggningspolymeren till en ny struktur som interagerar med sampolymerskiktet och uppmuntrar det att flytta till önskad orientering. Täckskiktet tvättas sedan av och lämnar efter sig sampolymererna och strukturerna de monterats till.
Den processen kan göras på mindre än 30 sekunder, snabbare än det nuvarande långsammaste steget på en tillverkningslinje för hårddiskplattor, säger Willson. Hittills har gruppen visat att den kan lägga ner mönster med detaljer så fina som 10 nanometer. Willson uppskattar att detta skulle tillåta hårddiskar att lagra data med fem gånger sin nuvarande densitet, ungefär en terabit information (1 024 gigabyte) per kvadrattum.
HGST, ett lagringsföretag som ägs av Western Digital, undersöker hur tekniken kan integreras i befintliga produktionslinjer. Willson säger att hans topplack också kommer att behöva trimmas för produktion av företag som är specialiserade på halvledartillverkning.
James Watkins , chef för centrum för hierarkisk tillverkning vid University of Massachusetts, Amherst, säger att det också behövs förbättringar av sampolymererna själva innan självmonteringsmetoden kan användas kommersiellt. En utmaning är att uppnå långväga ordning med sampolymerer utan defekter över stora ytor, säger han. Med miljontals datalagringspunkter på diskens platta måste felfrekvensen vara mycket låg för att undvika att ett betydande antal av dem placeras felaktigt.