В лабораториях Seagate разрабатываются перспективные технологии записи для жестких дисков

Последние год-полтора на рынке жестких дисков характеризовались отсутствием принципиальных технологических новшеств и снижением темпов роста емкости накопителей. Достигнутая плотность записи (около 160 Гбайт на пластину) для 3,5-дюймовых накопителей стала своеобразным барьером, который производители перешагивают, нанизывая на шпиндель по три, четыре и пять дисков. Со всей уверенностью можно сказать, что дальнейший прогресс возможен только при условии внедрения иных технологий записи на магнитный слой.

Дитер Веллер считает, что плотность записи можно поднять до 50 Тбит на кв. дюйм

На техническом семинаре, организованном компанией Seagate Technology, была приоткрыта завеса над новыми технологиями, которые позволят создавать более емкие, быстрые и дешевые жесткие диски. Дитер Веллер, начальник департамента Seagate Media Research & Development, объяснил, с какой проблемой столкнулись сегодня все производители винчестеров. Существующий метод продольной записи на пластины обеспечивает плотность около 100 Гбит на кв. дюйм и практически достиг своего технологического предела, столкнувшись с «суперпарамагнитным» эффектом. Суть его в следующем. Для повышения плотности записи необходимо уменьшать размеры магнитных меток, которые оставляют на дисках записывающие головки. Но слишком малые магнитные метки, состоящие из небольшого количества магнитных доменов, могут быть разрушены (размагничены) из-за теплового движения молекул. В этом случае записанная на жесткий диск информация будет повреждена.

Чтобы преодолеть «суперпарамагнитный» барьер, необходимо использовать покрытие пластин из материала с большей коэрцитивностью (способность противостоять размагничивающему полю). Подходящие химические составы существуют, но прежние магнитные головки не могли обеспечить необходимый уровень напряженности магнитного поля, чтобы изменить направление вектора намагниченности доменов. Сейчас в производство запускаются жесткие диски, использующие так называемый перпендикулярный метод записи данных (векторы намагниченности доменов направлены перпендикулярно поверхности пластины). Реализуется он так. Под рабочим слоем пластины располагается магнитомягкий слой (например, из чистого железа). Создаваемое записывающей головкой поле замыкается через этот магнитомягкий материал, пронизывая поверхность по нормали. В результате плотность линий и сила поля в рабочем зазоре возрастают, что позволяет использовать магнитный слой на основе сплава оксидов кобальта, хрома и платины с большой коэрцитивностью и малыми размерами доменов. Следствием является рост плотности записи. Полученные лабораторные образцы демонстрируют плотность записи около 240-270 Гбит на кв. дюйм. Предполагается, что через четыре-пять лет перпендикулярный метод позволит довести плотность записи примерно 500 Гбит на кв. дюйм. Первым серийным диском Seagate, использующим перпендикулярный метод записи данных, станет 2,5-дюймовый Momentus 5400.3 емкостью 160 Гбайт, предназначенный для использования в ноутбуках. Его производство начнется уже через несколько месяцев. Как пояснил Веллер, рынок ноутбуков крайне нуждается в емких накопителях и поэтому Seagate стремится в первую очередь удовлетворить потребности производителей портативных компьютеров.

Но даже метод перпендикулярной записи в ближайшей перспективе представляется полумерой, так как индустрия требует все более емких накопителей. Дальнейшее увеличение плотности записи предполагает использование магнитожестких материалов с очень высокой коэрцитивностью, таких как ферроплатиновые и кобальтоплатиновые сплавы. Но такие материалы не в состоянии перемагнитить даже головки, реализующие описанный выше метод перпендикулярной записи. Ему на смену придет технология Heat Assisted Magnetic Recording (HAMR). В жестких дисках будущего в паре с каждой головкой будет работать лазер, локально нагревающий магнитный слой. Температура в точке нагрева на 50 пикосекунд поднимается до 200-300? C, коэрцитивность слоя временно снижается и головка записи может оставить магнитную метку. Использование технологии HAMR позволит поднять плотность записи в десять раз по сравнению с методом продольной записи данных и достигнуть показателя 1 Тбит на кв. дюйм. Судя по нынешним темпам лабораторных исследований, можно предположить, что такая плотность будет достигнута примерно к 2012 году. В еще более отдаленной перспективе называется цифра 50 Тбит на кв. дюйм. Добиться таких величин возможно, сочетая технологию HAMR с особой структурой магнитного слоя. Магнитные домены будут формироваться на пластинах литографическим способом, что позволит обеспечить их однородный размер, а также более плотную и упорядоченную упаковку.

Разработка новых технологий, конечно, способна еще на десяток-другой лет продлить развитие накопителей на жестких дисках. Но уже сегодня, пожалуй, никто не сомневается, что будущее за хранилищами данных без движущихся механических частей. Например, весьма активно развиваются накопители на твердотельной флэш-памяти. А в лабораториях работают над принципиально новыми технологиями — голографическими трехмерными носителями и хранением данных на молекулярном уровне.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями