«Жесткие диски с перпендикулярной записью» (стр. 2 из 2)

Рис. 7

Однако наиболее сильным различием обсуждаемых технологий записи является форма считываемого сигнала. Рассмотрим схематическую диаграмму полей рассеяния, которые испускаются средой для продольной записи без подслоя (рис. 6, а) и средой для перпендикулярной записи с подслоем (рис. 6, б). Как можно заметить, в случае продольной записи поле рассеяния исходит только из зоны перехода и вектор напряженности магнитного поля в ее окрестности направлен перпендикулярно к плоскости диска. В противоположность этому при перпендикулярной записи поле рассеяния исходит от эффективных магнитных "зарядов", расположенных на верхней поверхности записывающей среды и, благодаря наличию SUL, на эффективной нижней поверхности, вектор напряженности вблизи зоны перехода битов направлен параллельно плоскости диска. Это значит, что если при продольной записи считываемый сигнал присутствует только в зоне перехода (рис. 7, а), то при перпендикулярной –– он считывается со всей зоны, на которой записан бит (рис. 7, б). Конечно, сигнал такой формы не годится для обработки посредством традиционных продольных цепей, однако он содержит больше информации. Это свойство можно использовать в будущих разработках цепей считывания.

Каковы же перспективы? Следует подчеркнуть, что перпендикулярная запись позволяет преодолеть суперпарамагнитный предел, характерный для продольной, однако он существует и для первой. Ряд факторов, таких, как более мощное магнитное поле записи, возможность использовать для записи более толстую среду, практически отсутствие размагничивающего поля в зонах переходов, способствует повышению термостабильности, что значительно увеличивает поверхностную плотность записи. Однако даже если принять во внимание все эти факторы, максимальная поверхностная плотность при перпендикулярной записи в существующих ныне схемах по многим оценкам составит 500––1000 гигабит на квадратный дюйм. После этого технология опять подойдет к суперпарамагнитному пределу. Но наука не стоит на месте, и уже сегодня ведутся исследования альтернативных методов записи.

2 Первые опытные образцы HDD на новой технологии

Сотрудники одного из японских университетов продемонстрировали прототип 1-дюймового диска, запись на который выполняется с большей плотностью, чем на выпускаемые сейчас модели.

Показатель плотности записи данных на диск приобретает решающий характер при использовании диска в таких миниатюрных устройствах, как цифровые музыкальные плееры.

Рис. 8 – жесткий диск на 10Gb.

На представленный прототип 1-дюймового диска можно записать 10 Гбайт данных. При этом плотность записи, то есть количество бит информации на единицу площади поверхности, составляет 138 Гбит на квадратный дюйм, как сообщил Йошихиша Накамура, возглавляющий работу над проектом в исследовательском институте Research Institute of Electrical Communications в составе университета Tohoku University. Работа по созданию диска высокой плотности его лаборатория ведет в рамках проекта, направленного на повышение емкости карманных электронных устройств.

В прототипном устройстве применена технология перпендикулярной записи, что и позволило увеличить плотность. «Плотность записи в 138 Гбит — это рекорд для дюймовых дисков. Если кому-то и удалось добиться более высокой плотности в лабораторных условиях, то они все еще не продемонстрировали свои образцы», — отметил Накамура.

Многие ведущие мировые производители обнародовали свои планы выпуска носителей с перпендикулярной записью. Три компании — Hitachi Global Storage Technologies, Fujitsu и Toshiba сотрудничали с группой Накамура при разработке технологии.

Накамура полагает, что специалистам его лаборатории удастся довести емкость 1-дюймовых дисков до 500 Гбит на квадратный дюйм к 2007 году. Это значит, что через несколько лет на дюймовые диски можно будет записывать до 30 Гбайт данных. Сейчас максимальная емкость таких дисков составляет 6 Гбайт.

Сотрудники Tohoku University не одиноки в своей работе по освоению перпендикулярной записи. Японская компания Nippon Hoso Kyokai продемонстрировала 10-гигабайтный прототип дюймового диска, в котором реализована данная технология. Это устройство было разработано совместно с Sony. Оно имеет плотность записи 120 Гбит на квадратный дюйм. Эти компании пока не озвучили планов выпуска коммерческой версии диска.

Toshiba сообщила, что ей первой удалось наладить массовое производство жестких дисков с технологией перпендикулярной записи. Технология перпендикулярной записи станет ключевой для увеличения объема жестких дисков еще в течение нескольких лет, прежде чем будет достигнут предел, и только тогда производство начнет переключаться с текущей, уже 32-летней, винчестерской технологии на оптические способы хранения и передачи информации. Первый винчестер 4200 RPM MK4007GAL с новой технологией пока есть только в варианте на одной пластине объемом 40 Гбайт, до конца года будет доступен и диск 4200 RPM MK8007GAH с двумя пластинами с объемом соответственно 80 Гбайт.

Рис. 9 – жесткие диски MK4007GAL и MK8007GAH.

Также Toshiba в 2006 году обещает представить и 0,85-дюймовые диски с этой технологией объемом 6-8 Гбайт на пластине. Наиболее ожидаемая модель 2,5-дюймового диска с этой технологией будет только в 2007 году, предполагаемая плотность записи составит 200 Гбайт на пластину.

Компания Hitachi начнет продажи жестких дисков с перпендикулярным методом записи уже в конце этого года. В данный момент Hitachi проводит тестирование тестовых образцов, созданных с применением этого метода записи. Специалисты компании считают, что уже в 2007 году емкости обычных винчестеров для десктопов достигнут 1 Тб, а микродрайвы будут иметь емкость ~20 Гб.

Первые диски Hitachi с перпендикулярной записью пока что имеют в своей основе пластины с плотностью записи «всего» в 120 Гбит на квадратный дюйм. Эти диски компания обещает представить общественности уже в конце года. Заявленная емкость дисков, проходящих тестирование сегодня — 100 Гб, формат диска –– 2,5", плотность записи — 80 Гбит на квадратный дюйм. И поскольку отличий от сегодняшних дисков «старого образца» будет минимум — только сам метод записи, а плотность и емкость пока останутся на том же уровне, компания будет продавать их по таким же ценам, что и диски с параллельным методом записи.

Seagate анонсировала 8 июня свои планы на следующие три квартала. Компания намерена предоставить десять новых устройств с перпендикулярной записью. Среди них –– HDD для декстопов емкостью 500 GB, 8-гигабайтовые диски формата CF II и накопитель для ноутбуков объемом 160 GB.

Известный производитель пластин, японская компания Showa Denko K.K. (SDK), объявила 19 июня о начале массового выпуска пластин емкостью 40 GB для 1,8-дюймовых устройств.

3 Взгляд в будущее

Термомагнитная запись HAMR. Несмотря на то, что емкость жесткого диска в терабайт кажется по сегодняшним меркам просто гигантской, требующиеся объемы хранилищ данных увеличиваются с каждым годом в геометрической прогрессии. Трудно даже представить себе, как разрастется операционная система Windows к тому времени, когда емкость диска увеличится до терабайтов. Впрочем, будем оптимистами: компания Microsoft наверняка придумает, чем заполнить свободное место на диске.

Уже сейчас активно разрабатываются технологии записи, позволяющие реализовать еще более высокую плотность записи, чем при применении технологии перпендикулярной записи. Одной из наиболее перспективных технологий магнитной записи является технология термомагнитной записи HAMR (Heat Assistant Magnetic Recording), разрабатываемая компанией Seagate. По этой технологии для того, чтобы отодвинуть ограничение на минимальный размер магнитного зерна, диктуемое явлением супермагнетизма, используются магнитные материалы с высокой коэрцитивной силой, что обеспечивает высокую термостабильность записанных участков. Для намагничивания доменов в таком магнитном слое он предварительно разогревается с помощью кратковременного воздействия лазера. Минимальные размеры области, соответствующей одному биту информации, определяются диаметром сфокусированного светового луча. Магнитное поле подбирается с таким расчетом, чтобы при отсутствии нагрева его величина была бы недостаточной для перемагничивания рабочего слоя. При повышении температуры участка рабочего слоя происходит существенное изменение его магнитных свойств (например, может в 3–4 раза уменьшаться коэрцитивная сила), а нагретые участки перемагничиваются. Подобные области и представляют собой записанную информацию. По оценкам специалистов компании Seagate, термомагнитная запись позволит достичь плотности записи порядка 5 Тбит/кв.дюйм.

Самоорганизующиеся магнитные решетки SOMA. Еще одной перспективной технологией записи, позволяющей достичь высокого значения плотности записи, является технология самоорганизующихся магнитных решеток (Self-Organized Magnetic Array, SOMA). Для построения таких самоорганизующихся решеток в настоящее время применяется железо-платиновый сплав (FePt) с добавлением тщательно сбалансированного количества других химических элементов. Основная особенность данных решеток заключается в том, что магнитные зерна в них строго упорядочены и располагаются в узлах самой решетки. В перспективе это даст возможность использовать для хранения одного бита информации всего лишь одно зерно.

Вот что говорит по этому поводу один из разработчиков технологии SOMA, Дитер Уэллер из компании Seagate: «Для записи одного бита информации сейчас необходимо примерно 100 зерен магнитного материала, мы же работаем над тем, чтобы каждое зерно хранило собственный уникальный бит. Это позволит резко увеличить плотность записи информации. Мы ищем способы выстроить магнитные зерна в правильные решетки, что не только даст возможность считывать и записывать данные, но и обеспечит высокую стойкость к температурным воздействиям».

Использование технологии SOMA в перспективе позволит довести плотность записи информации до 50 Тбит/кв.дюйм.

В заключение можно сказать, что в ближайшие десять лет развивающаяся технология магнитного хранения данных сможет удовлетворить растущие потребности рынка.

Литература

1 http://itc.ua

2 http://www.osp.ru

3 http://www.lib.csu.ru

4 http://www.ci.ru

5 Журнал ДомашнийПК №9 2005, с. 60-61

6 Журнал Компьютерное Обозрение №24 с.38