211service.com
Opvarmning af magnetisk hukommelse
Efterspørgslen efter datalagring bliver ved med at stige, selv mens forbrugerne forventer, at prisen pr. bit bliver ved med at falde. Imidlertid er de magnetiske optagelsesmaterialer, der bruges i nutidens harddiske, ved at nå deres lagringsgrænser og vil sandsynligvis maksimalt ud inden for fem år. For at konkurrere med nyere teknologier såsom flash, har de virksomheder, der laver dem, brug for noget nyt.
Laser slikkepind : Den slikkepindformede enhed vist i scanningselektronmikrografen øverst er en optisk antenne lavet af guld. Måler 50 nanometer på tværs på det bredeste område, det er en del af et prototype magnetisk lagringssystem, der udvikles af Seagate. Når det føjes til det magnetiske dataskrivehoved på en harddisk, vist nedenfor, kobler det laserlys til små pletter på magnetiske lagringsmedier.
Nu forskere ved Seagate har demonstreret gennemførligheden af en ny teknologi, der kan udvide kapaciteten for magnetisk dataoptagelse i mange år mere. Kaldet varmeassisteret magnetisk optagelse, det involverer sprængning af de magnetiske områder af en disk med varme for at gøre det muligt at bruge mere stabile optagemedier. Det skulle gøre det muligt at registrere data ved tætheder 50 gange større, end det vil være muligt, når nutidens teknologier når deres grænser.
Inden for få år bliver den magnetiske optageindustri nødt til at finde en ny vej frem, fordi de materialer, der i øjeblikket anvendes, nærmer sig deres fysiske grænser, siger Randall Victor , professor i elektro- og computerteknik ved University of Minnesota.
Harddisken inde i de fleste computere består af en eller flere roterende diske belagt med en magnetisk følsom film bestående af bittesmå, takkede korn. Data registreres, når et lille hoved bevæger sig hen over disken og vender magnetiseringen af et af disse korn, så det enten peger op eller ned, for et 1 eller et 0.
Efterhånden som vi gør lagertætheden større, er vi nødt til at gøre kornene mindre, siger Ed Schlesinger , leder af afdelingen for elektro- og computerteknik ved Carnegie Mellon University i Pittsburgh. Men man når et punkt, hvor kornene bliver så små, at de bliver ustabile, og deres magnetiske tilstand kan ændres af små temperaturudsving.
Problemet kan ikke løses ved blot at skifte til mere stabile optagemedier, fordi nutidens optagehoveder ikke kan skrive til dem. Så Seagate har udviklet magnetiske optagehoveder, der integrerer et varmeelement. Sprængning af mere magnetisk stabile korn med en kort varmepuls gør det meget nemmere at vende dem. Når mediet køler ned igen, fryses dataene.
Varmeassisteret magnetisk optagelse udgør dog stadig en enorm videnskabelig og teknisk udfordring. Varmen leveres af en hurtig laserblæsning, der skal fokuseres ned til et sted på størrelse med et individuelt korn - mindre end 100 nanometer i diameter. Dette er umuligt at gøre ved brug af konventionel optik. I stedet kræver det en ny generation af optik, der fungerer i det, der er kendt som nærfeltet. Seagate-teknologien bruger optiske antenner, som kan fokusere lysenergi på områder, der er mindre, end noget linsebaseret instrument kan.
Forskere ved Seagate har nu påvist, at varmestøttet magnetisk optagelse kan udføres pålideligt. De brugte et magnetisk skrivehoved udstyret med nærfeltsoptik til at skrive data til en harddisk belagt med stabile optagemedier. I dag i avisen Naturfotonik , beskriver forskerne deres system og rapporterer optagelsesdata ved tætheder på 250 gigabit pr. kvadrattomme.
Denne tæthed svarer kun til den for de harddiske, der findes i nutidens bærbare computere. Men det er ikke meningen, siger forskere. Dette er en tour de force inden for videnskaben og teknikken for denne teknologi, siger Schlesinger.
Seagate-prototypen er næsten udelukkende lavet af komponenter, der findes i nutidens harddiske, siger Ed Gage, administrerende direktør for forskning i optagesystemer i virksomheden. Prototypen bruger et andet optagemedie end nutidens harddiske, men det kan lægges ned ved hjælp af de samme processer, der allerede er anvendt i industrien. Ligeledes er skrivehovedet det samme som dem, der allerede fremstilles af virksomheden, bortset fra tilføjelsen af optikken.
Virksomheden planlægger nu at bringe optagelsestætheden op. Det eksperimentelle system har brug for yderligere ingeniørarbejde, siger William Challener, en anden forsker på Seagate-projektet. Størrelsen af lys opnået i prototypen var omkring 70 nanometer; andre forskere har demonstreret 20 nanometer i laboratoriet, og virksomheden håber at kunne matche dette. Der er også stadig noget arbejde, der skal gøres med at integrere et elektronisk styresystem til laseren i en harddisk.
I mellemtiden arbejder andre på en anden teknologi til at booste magnetisk lagring. Denne tilgang, kaldet bitmønsterdannelse, involverer at øge tætheden og stabiliteten af magnetiske bits ved at skabe mønstrede arrays af meget regelmæssigt formede, nanoskala magnetiske korn.
Disse tilgange har hver især meget forskellige styrker og svagheder, siger Barry Schechtman , administrerende direktør emeritus for Information Storage Industry Consortium . Men der er en stærk konsensus om, at fem til ti år ude vil kun ét ikke være nok. Vi har brug for en kombination af bitmønster og varmestøttet magnetisk optagelse.