211service.com
En ny måde at læse harddiske på
Datatætheden på harddiske er omtrent fordoblet hvert år i de sidste 30 år, og for at følge med har forskere lavet mindre og mindre sensorer til at læse de bittesmå bits, der er gemt på en disk. Nutidens harddiske pakker en forbløffende mængde data - mere end 200 gigabit i en kvadrattomme. Men efterhånden som industrien forbereder sig på tætheder på op til én terabit per kvadrattomme, er sensorerne ved at nå deres fysiske grænser.
Pakningsdata: Harddiske vil snart pakke så meget som én terabit data pr. kvadrattomme – fem gange, hvad diske bærer nu. Nuværende læseenheder vil ikke være i stand til at læse de bittesmå bits, så forskere ved U.K.'s National Physical Laboratory har foreslået et design til en ny type læsehovedsensor, der kan fungere.
Forskere ved Nationalt Fysisk Laboratorium , i Teddington, Storbritannien, foreslår nu et nyt sensordesign til at læse bits på en harddisk. Designet, offentliggjort i Journal of Applied Physics , er baseret på en anden magnetisk effekt end nuværende læsehoveder. Det kan føre til meget tyndere og mindre læsehoveder, der er velegnede til datatætheder helt op til en terabit pr. kvadrattomme, siger lederforsker Marian Vopsaroiu.
Den nye sensor ville også bruge lidt mindre strøm end nuværende læsehoveder - en særlig nyttig funktion til bærbare computere og MP3-afspillere. Og det kunne forbedre læserens hastighed. Du kunne læse data tilbage ti gange hurtigere, siger Vopsaroiu. I stedet for én GHz kan du læse ved fem til ti GHz.
Bærbare computere og computere bruger i øjeblikket magneto-modstandseffekten til at læse harddiskdata. Harddiske gemmer bits magnetisk; afhængig af retningen af en bits magnetfelt, kan den repræsentere en bit 1 eller 0. Når læsehovedet flyver hen over disken, forårsager bits magnetiske felter en tilsvarende modstandsændring i læsehovedets sensor. Modstanden kan ikke måles direkte, så den konverteres først til en spænding ved hjælp af en jævnstrøm. (Spændingen er lig med strømmen ganget med modstanden.) For at det hele kan fungere, skal der løbende løbe en strøm gennem sensoren.
Den nye sensor har ikke brug for denne konstante strøm, fordi den bruger den magneto-elektriske effekt. Materialer, der viser denne effekt, har koblede elektriske og magnetiske felter: deres elektriske felt ændres som reaktion på et eksternt magnetfelt og omvendt. Så i den nye sensor vil en databits magnetfelt direkte generere en spænding i stedet for en modstand. Hver gang du flyver oven på en optaget bit, ville [det] inducere en pulsspænding, som er positiv eller negativ afhængigt af orienteringen af en bit, siger Vopsaroiu.
Sensoren er en stak af syv lag lavet af materialer med forskellige magnetiske og elektriske egenskaber. Sammen interagerer de og viser den magneto-elektriske effekt.
Nuværende læsehovedsensorer indeholder derimod 15 lag, så de skal være tykkere. Det er næsten umuligt at lave en 15-til-20-lags stak i et 10-til-15-nanometer rum, siger Vopsaroiu. Hans design, beregner han, kunne føre til sensorer, der er tyndere end 10 nanometer, med en datatæthed på en terabit pr. kvadrattomme.
Han advarer om, at disse tal er teoretiske på dette tidspunkt. Hvorvidt designet faktisk fungerer, afhænger af de materialer, der bruges i sensorstakken. Materialerne, der har de rigtige magnetiske og elektriske egenskaber, er komplekse legeringer, såsom blyzirconiumtitanat, koboltjernvanadium og platinmangan. Indtil videre har kun mikrometertykke lag af disse materialer vist sig at have de nødvendige magnetiske og elektriske egenskaber.
For at lave et praktisk læsehoved skal lagene i sensorstakken være to til tre nanometer tykke. Det er ikke klart, om materialerne vil bevare deres egenskaber ved disse dimensioner. Når du går til så små tykkelser ... kan adfærden ændre sig enormt, siger MIT-fysiker Jagadeesh Moodera , en af opdagerne af tunnelens magneto-modstandseffekt, der bruges i nuværende læsehoveder.
Desuden kunne det være en udfordring at sammensætte de komplekse legeringer i en få nanometer tyk sensor. Materialerne har alle forskellige egenskaber, og de stemmer ikke nødvendigvis overens med hinanden, siger Moodera. For eksempel kan et materiale være følsomt over for ilt, mens et andet kræver ilt. Ikke desto mindre er ideen sund, siger han, og det giver mening at forfølge den [eksperimentelt].
Vopsaroiu er enig i, at hans design skal klare mange udfordringer. Men de læsehovedsensorer, der bruges i dag, er lige så komplicerede, og producenterne har udviklet måder, hvorpå de nemt kan fremstilles. Desuden siger han, at for at nå milepælen med én terabit-per-kvadrat-tomme disktæthed, bliver industrien nødt til at eksperimentere med nyere læseteknologier.