Исследователи из компании Hitachi испытали прототип нового
жесткого диска с рекордной плотностью записи – 1 Терабит на квадратный дюйм.
Подобных результатов помогло добиться сочетание двух уже известных методов
записи: TAR (Thermally-Assisted Recording – запись с нагревом носителя) и BPR (Bit-Patterned
Recording – запись в ограниченные участки носителя).
Жестким дискам все время не хватает емкости. Большинство
методов, используемых в серийной продукции, имеет практический предел в
несколько сот гигабит на один квадратный дюйм – этот результат достигнут
благодаря технологии перпендикулярной записи. Чтобы преодолеть кризис в
повышении емкости жестких дисков, исследователи постоянно ищут новые способы
хранения данных – от голографии до молекулярных полимеров. Инженерам из Hitachi
удалось продуктивно скомбинировать уже известные технологии и показать отличные
результаты не в теоретической работе, а на лабораторном макете.
Современные жесткие диски, как устройства с магнитным
носителем информации, имеют ряд существенных физических ограничений. Так, при
тесном расположении фрагментов записи появляется эффект суперпарамагнетизма,
из-за которого при записи в одну ячейку меняется содержимое соседних ячеек.
Чтобы не «тревожить» соседние ячейки, инженеры пытаются использовать материалы
с высоким сопротивлением перемагничиванию при обычной температуре – такой
носитель не меняет содержимого ячеек, если записывать только в предварительно
подогретый участок поверхности. Этот способ носит название TAR (Thermally-Assisted
magnetic Recording). Нагрев также помогает ускорить процесс записи, но требует
очень высокого качества поверхности – только материалы с мельчайшей
зернистостью обеспечивают необходимые свойства без быстрого нагрева соседних
областей.
Метод под названием BPR (Bit-Patterned Recording) предусматривает
создание на поверхности диска так называемых «магнитных островов» с помощью
технологии литографии. Эти «острова» не дают магнитным зарядам, несущим
информацию, уйти в соседние ячейки во время записи, так что эффект
суперпарамагнетизма не может повлиять на соседние участки.
Каждый из упомянутых двух методов по отдельности не дает серьезного
прироста в плотности записи – практический предел для каждого способа
составляет порядка двух-трех гигабит на квадратный дюйм. Алгоритм TAR ограничен
доступностью мелкозернистых материалов и технологиями нагрева/охлаждения, а
метод BPR требует использования записывающих головок размером не более «магнитных
островов» с данными.
Сочетание методов BPR и TAR помогло решить проблемы каждого из
методов. «Магнитные острова» BPR устранили потребность в мелкозернистых материалах,
а метод TAR обеспечил запись только в нагретую ячейку, что помогло снять проблему
с точным размером головки. Комбинация двух методов позволила создать систему записи,
которая может размещать информацию в крохотных участках относительно недорогих
носителей без ущерба для соседних фрагментов данных.
Опытный образец нового жесткого диска направляет луч лазера
по волноводу к плазмонной антенне, которая и производит запись. Когда луч лазера
достигает антенны, энергия света преобразуется в заряд. Антенна имеет форму буквы
«E», где верхняя и нижняя перекладины служат направляющими, а средняя короткая
перекладина выполняет роль излучателя и концентрирует заряд на небольшом
участке поверхности.
Размер излучателя составляет около 20-25 нанометров, а расстояние
между дорожками - 24 нанометров. Эффективность передачи заряда из волновода на антенну составила около 40%,
но доля ошибок оказалась совсем невелика, а скорость записи в экспериментах
достигла 250 мегабит в секунду. Авторы утверждают, что их технология без радикальных
изменений может обеспечить теоретический предел плотности в 10
терабит на квадратный дюйм. Также авторы считают, что открытые ими технологии и
методики могут найти применение не только в жестких дисках, но и в литографии,
биосенсорах и в манипуляциях с объектами нанометрового масштаба.
Подробнее о существенном прорыве ученых из компании Hitachi в
области повышения плотности записи на жестких дисках можно прочитать в
оригинальной статье в журнале Nature
Photonics и в обзоре на сайте Ars
Technica.
|
