Жесткие диски до 60 тбайт: новые технологии

Плотность записи будущих HDD возможно расширить вдесятеро — посредством микроволн, лазеров, SSD-новых и контроллеров сплавов.

Способ «черепичной» записи самая перспективной разработкой, талантливой обеспечить плотность записи более чем 1 Тбит на квадратный дюйм, есть разработка магнитной записи с частичным перекрытием дорожек (способ «черепичной» записи — Shingled Magnetic Recording, SMR). Ее принцип содержится в том, что магнитные дорожки SMR-диска частично накладываются друг на друга, подобно черепице на крыше. Эта разработка разрешает преодолеть присущее способу перпендикулярной записи затруднение: предстоящее уменьшение ширины дорожек неизбежно приведет к неосуществимости записи данных.
Разработка SMR подразумевает, что записывающая головка, владеющая более интенсивным магнитным полем, формирует дорожки с частичным перекрытием. В следствии они получаются более узкими, чем при перпендикулярном способе. Современные диски имеют раздельные дорожки шириной от 50 до 30 нм. Минимально вероятная ширина дорожек при перпендикулярной записи образовывает 25 нм. В технологии SMR, благодаря частичному перекрытию, ширина дорожки для считывающей головки может составлять до 10 нм, что соответствует плотности записи в 2,5 Тбит на квадратный дюйм. Хитрость в том, дабы расширить ширину дорожек записи до 70 нм, обеспечив наряду с этим стопроцентную намагничиваемость края дорожки. Край дорожки не претерпит трансформаций, в случае если записать следующую со смещением в 10 нм. Помимо этого, записывающая головка оснащается защитным экраном, дабы ее замечательное магнитное поле не повредило расположенные под ней эти. Что касается головки, она уже создана компанией Hitachi. Но существует еще одна неприятность: в большинстве случаев на магнитном диске производится прямая раздельная перезапись битов, а в рамках разработки SMR это вероятно лишь на самой верхней дорожке пластины. Для трансформации битов, расположенных на нижней дорожке, потребуется вторичная перезапись всей пластины, что снижает производительность. Перспективный преемник: HAMR Тем временем интернациональная организация по дисковым накопителям, оборудованию и материалам IDEMA отдает предпочтение термоассистируемой магнитной записи (HAMR, Heat Assisted Magnetic Recording) и разглядывает как раз ее в качестве самый вероятного претендента на роль преемника разработки перпендикулярной записи. Марк Гинен из правления IDEMA прогнозирует появление в продаже первых HAMR-дисков в 2015 году.
Записывающая головка сможет поменять магнитное поле частиц лишь в том случае, если последние будут разогреты лазером до температуры чуть ниже точки Кюри, при которой они всецело теряют собственную свойство к намагничиванию. В отличие от SMR разработка HAMR решает трилемму методом уменьшения магнитных частиц, а для этого требуется переход на новый материал. Для HAMR-дисков нужно применять материал с более высокой анизотропной энергией — самоё перспективным есть платины и сплав железа (FePt). Анизотропия определяет, какое количество потребуется энергии для устранения намагниченности материала. В FePt она так высока, что лишь частицы размером 2,5 нм сталкиваются с суперпарамагнетическим пределом (см. таблицу). Данное событие разрешило бы создавать твёрдые диски емкостью 30 Тбайт с плотностью записи 5 Тбит на квадратный дюйм.

Сплаву FePt в HAMR-диске характерен более большой показатель анизотропной энергии и повышенная свойство к намагничиванию. Если сравнивать с способом перпендикулярной записи тут смогут быть использованы частицы меньших размеров

Неприятность содержится в том, что самостоятельно записывающая головка не может поменять магнитную ориентацию частиц сплава FePt. Исходя из этого в HAMR-дисках в нее встраивается лазер, что на мгновение разогревает частицы нап участке площадью пара нанометров до температуры приблизительно в 400 °С. В следствии записывающей головке требуется меньше энергии для трансформации магнитного поля частиц. Исходя из значений плотности записи, диски с термоассистируемой магнитной записью смогут иметь высокую скорость чтения (около 400–500 Мбайт/с), которая сейчас достижима лишь для SSD-накопителей с интерфейсом SATA 3.

Разработка MAMR предусматривает применение генератора микроволн для действия на магнитное поле частиц. Это необходимо чтобы магнитное поле записывающей головки появилось в состоянии их поменять.

Кроме лазера обеспечить возможность записи на пластинах из сплава FePt кроме этого способен генератор момента поясницы (Spin Torque Oscillator), излучающий микроволны. Микроволны изменяют характеристики магнитного поля частиц так, что не сильный записывающая головка легко их перемагничивает. В целом, генератор увеличивает эффективность записывающей головки втрое. Разработка микроволновой магнитной записи (Microwave Assisted Magnetic Recording, MAMR), в отличие от HAMR, пока находится в стадии разработки.

Что будет по окончании HAMR?

Разработка битовых массивов (Bit-Patterned Media, BPM) продолжительное время считалась самой перспективной. Она предусматривает иное ответ трилеммы: в этом случае магнитные частицы отделены друг от друга изоляционным слоем из оксида кремния.

Количество частиц на бит возможно уменьшить методом их изоляции друг от друга. Именно поэтому считывающая головка способна улавливать кроме того не сильный сигналы BPM-частиц.

В отличие от классических магнитных дисков намагничиваемые области наносятся посредством литографии, как при производстве чипов. Это делает производство BPM-носителей достаточно дорогим. BPM разрешает уменьшить количество частиц на бит и наряду с этим избежать влияния шума соседних частиц на сигнал.

Единственной проблемой на сегодня есть создание головки чтения/записи, которая имела возможность снабжать высокую точность управления BPM-битами. Исходя из этого на данный момент BPM рассматривается как самый вероятный преемник HAMR. В случае если объединить обе технологии, возможно добиться плотности записи в 10 Тбит на квадратный дюйм и создавать диски емкостью 60 Тбайт.

В технологии Two Dimensional Magnetic Recording сигналы полностью поглощены шумом. Для определения верной последовательности битов головка обязана разбирать 2D-изображение поверхности частиц

Новым предметом изысканий есть разработка двумерной магнитной записи (Two Dimensional Magnetic Recording, TDMR), которая разрешает решить трилемму методом устранения затруднения, связанного с отношением сигнал/шум. При маленьком количестве частиц на бит считывающая головка приобретает нечеткий сигнал, поскольку он имеет низкую мощность и теряется в шуме соседних частиц. Особенность разработки TDMR содержится в возможности восстановления потерянного сигнала. Для этого требуются пара отпечатков считывающей головки либо отпечаток нескольких считывающих головок, каковые формируют 2D-изображение поверхности. На базе этих изображений декодер восстанавливает соответствующие биты.

ВЫБИРАЕМ ЛУЧШИЙ ТВЁРДЫЙ ДИСК 2018 — ДЛЯ ДОМА


Также читать:

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: