Fremstillingstrick giver femdobbelt spring i harddiskkapacitet

En teknik, der gør det muligt for de nanomønstrede lag, der lagrer data på harddiske, at samle sig selv, er blevet forbedret, så de passer bedre til masseproduktion, og kunne muliggøre diske, der gemmer fem gange så meget data som den største, der er tilgængelig i dag.

Fine linjer: Polymermolekyler samlede sig i det almindelige mønster af 10 nanometer brede korridorer i det største af disse to mikroskopbilleder, takket være brugen af ​​en ny belægning, der hjælper molekylerne med at justere korrekt. Det mindre billede viser, at uden belægningen danner polymererne ikke organiserede strukturer.

Brug af selvmontering i stedet for maskiner, der udskriver eller ætser funktioner ud, har længe været betragtet som en potentiel løsning på en truende barriere for at udvide kapaciteten af ​​harddiskdesigns. Forskere ved University of Texas i Austin har nu udarbejdet en løsning på et problem, der gjorde selvmontering uforenelig med eksisterende fabrikker.

Harddiske gemmer data på en roterende disk, skrevet ind i et mønster af magnetiserede områder på en magnetisk belægning. I årtier er gevinster i harddiskkapacitet kommet fra at pakke disse regioner – og dermed data – tættere. Men nu kan de ikke placeres meget tættere sammen uden at magnetisk interferens bringer pålideligheden af ​​datalagring i fare.

At dække en diskplade med fysisk adskilte prikker af magnetisk materiale i stedet for et kontinuerligt lag ville tillade meget tættere opbevaring, da interferens mellem prikkerne ville blive forhindret af mellemrummene mellem dem. Men eksisterende fremstillingsmetoder kan ikke pålideligt gøre diskrete øer placeret tættere end omkring 30 nanometer fra hinanden, hvilket producerer stort set samme datatæthed som konventionelle harddiskdesigns i dag.

Grant Willson , professor i materialevidenskab ved UT Austin, der arbejder sammen med kemiprofessor i UT Austin Christopher Ellis , har fundet en måde at skabe magnetiske øer meget mere tætpakket end eksisterende produktionsværktøjer er i stand til at lave. Den nye metode bruger en blok af copolymerer - langkædede molekyler lavet af blokke af forskellige polymerer - der kan samle sig selv i regelmæssige og meget små gentagne mønstre. Mønstrene kan styres ved at vælge den rigtige kombination af polymerer, og tilføje mønstre til overfladen de påføres. Når det er dannet, kan et sådant mønster bruges som skabelon til at skabe prikker af magnetisk materiale på en harddisk-plade.

Den tilgang er blevet holdt tilbage af udfordringen med at få lange copolymermolekyler til at ligge fladt ved hjælp af en metode, der er kompatibel med eksisterende fabrikker. UT Austin-gruppen annoncerede i sidste uge, at de havde løst problemet ved at opfinde et topcoat-lag - også en polymer - der blander copolymererne i den rigtige orientering.

Du spin-coater bare et par flere lag end normalt og opvarmer tingen med den varmeplade, der allerede er derinde, siger Willson. Når polymer topcoaten påføres, er den inaktiv og bundet til ammoniumioner. Opvarmning driver ammoniak fra og skifter topcoat-polymeren til en ny struktur, der interagerer med copolymerlaget og tilskynder det til at bevæge sig i den ønskede orientering. Toplaget vaskes derefter af og efterlader copolymererne og de strukturer, de er samlet i.

Den proces kan udføres på mindre end 30 sekunder, hurtigere end det nuværende langsomste trin på en harddisk-pladeproduktionslinje, siger Willson. Indtil videre har gruppen vist, at den kan lægge mønstre med detaljer helt ned til 10 nanometer. Willson vurderer, at dette ville gøre det muligt for harddiske at gemme data ved fem gange deres nuværende tæthed, cirka en terabit information (1.024 gigabyte) pr. kvadrattomme.

HGST, et lagerfirma ejet af Western Digital, undersøger, hvordan teknikken kan integreres i eksisterende produktionslinjer. Willson siger, at hans topcoat også skal tunes til produktion af virksomheder, der specialiserer sig i halvlederfremstilling.

James Watkins , direktør for centeret for hierarkisk fremstilling ved University of Massachusetts, Amherst, siger, at der også er behov for forbedringer til selve copolymererne, før selvsamlingsmetoden kan bruges kommercielt. En udfordring er at opnå lang rækkefølge ved hjælp af copolymerer uden defekter over store områder, siger han. Med millioner af datalagringspunkter på diskens plade skal fejlraterne være meget lave for at undgå, at et betydeligt antal af dem placeres forkert.

skjule