211service.com
En nanofabrikationsteknik fordobler harddiskkapaciteten
Forskere ved HGST , en stor producent af harddiske, har vist, at en ny fremstillingsteknologi kaldet nano-imprinting kunne bruges til at fordoble datalagringskapaciteten på nutidens harddiske. De siger patentanmeldt arbejde , udført i samarbejde med et firma kaldet Molekylære aftryk , kunne føre til en omkostningseffektiv fremstillingsproces ved udgangen af årtiet.
Harddiske lagrer data i magnetisk materiale på overfladen af en roterende disk. Under produktionen aflejres dette materiale som en tynd film. Information bliver derefter skrevet til disken ved at ændre den magnetiske orientering af forskellige individuelle enheder af materialet, kendt som korn. En gruppe korn udgør tilsammen et område, der kan lagre en enkelt bit. Siden 1950'erne, hvor teknologien blev opfundet, har harddiskproducenter konstant fundet måder at fortsætte med at øge datalagringskapaciteten ved at reducere det areal, der kræves til at gemme en smule, senest ved at bruge færre og færre klyngede korn til hver.
Data prikker: Forskere ved HGST skabte mønsteret ovenfor, som indeholder magnetiske øer til lagring af data, ved hjælp af en ny teknik kaldet nanoimprinting.
Nu støder industrien på grænser for denne strategi, blandt andet fordi partiklernes magnetisme bliver mindre stabil, når de er meget små, et fænomen kendt som superparamagnetisme. Hvis jeg tager en permanent magnet, og jeg gør den lille nok, bliver den umagnetisk, forklarer Currie Munce , vicepræsident for HGST Research.
Der er også fysiske grænser for, hvor små optageområderne kan være. Hvis man fortsætter med at forsøge at skubbe disse magnetiserede områder tættere og tættere sammen, når de endelig et punkt, hvor de kan mærke deres naboer i en sådan grad, at de har en tendens til at vende om, forklarer Grant Willson , professor i materialevidenskab ved University of Texas i Austin. Det forårsager tab af data. Willson er medstifter af Molecular Imprints, selvom han ikke var involveret i denne forskning.
Forskere har i årevis vidst, at mønstre af en disk med fysisk isolerede, nanoskopiske magnetiske prikker gør det muligt at pakke mere information ind end at anvende materialet som en kontinuerlig film. Udfordringen har været at udvikle en økonomisk måde at fremstille diske med de præcise nanoskopiske mønstre i de cirkulære spor, der er nødvendige for, at optagehovedet kan udføre sit arbejde.
HGST-forskerne annoncerede på sidste måneds SPIE avancerede litografimøde, at de havde brugt deres proprietære nano-imprinting-proces til at mønstre et disksubstrat med 10 nanometer brede prikker, tæt pakket og i cirkulære spor. De viste, at et optagehoved kan læse og skrive information fra disse prikker, og de rapporterede, at deres proces kunne udskrive 1,2 billioner magnetiske øer pr. kvadrattomme – nok til at gemme omkring en terabyte på en 2,5-tommers disk, hvilket er dobbelt så stor kapacitet som dagens enheder. (Det mest rummelige drev, der i øjeblikket sælges af HGST, kan lagre fire terabyte data.) Da prikkerne kan gøres endnu mindre, ville metoden i teorien give mulighed for flere generationer af kapacitetsgevinster.
Nano-imprinting, en teknik, der først dukkede op i midten af 1990'erne, består i at påføre et blødt materiale på en overflade og derefter stemple det med et hårdt materiale dækket med specifikke mønstre. De resulterende aftryk leder derefter modifikation til overfladen, såsom ætsning eller aflejring af yderligere materiale. Det bløde materiale fjernes derefter, så kun de nye designs efterlades på den originale overflade. Den magnetiske optagelse og halvlederindustrien ser begge teknikken som en lovende løsning på puslespillet om, hvordan man pålideligt fremstiller strukturer og mønstre mindre end omkring 20 eller 30 nanometer.
For at designe deres stempel brugte HGST-forskerne molekyler kaldet blokcopolymerer, som kan konstrueres til at opstilles i gentagne mønstre på en behandlet overflade - en teknik kaldet rettet selvsamling. Vi tror, vi kan implementere [processen] i fremstillingen, siger Munce.
HGSTs ingeniører vil også fokusere på at gøre prikkerne så små som fysisk muligt (Se Fabrication Trick Giver Fivefold Leap in Hard Drive Capacity). Munce siger omkring 15 eller 20 år fra nu, de vil løbe op mod en anden størrelsesgrænse. På det tidspunkt siger han, forudsat flere yderligere forbedringer af teknologien, kan jeg have købt mig selv en anden faktor på 20 i kapacitetsgevinster.