HDD будущего: перпендикулярная запись и не только

Перпендикулярная запись: забытое старое

Впервые метод перпендикулярной записи на магнитный носитель был применен еще в конце 19 века датским ученым Вольдемаром Поульсеном для магнитной записи звука. Однако в дальнейшем исследования на эту тему носили больше теоретический характер из-за недостаточного развития технологий, не позволявших использовать разработки. Отцом технологии перпендикулярной записи считается доктор Shun-ichi Iwasaki – президент и директор престижного японского Tohoku Institute of Technology. Именно этот ученый в 1976 году теоретически обосновал преимущества нового типа записи, подтолкнув тем самым исследователей всего мира к углубленным разработкам.

При перпендикулярной записи на диск магнитные частицы располагаются под углом 90° к плоскости магнитного диска. Благодаря этому домены, хранящие разные значения, не отталкиваются друг от друга, потому что намагниченные частицы повернуты друг к другу разными полюсами. Увеличение плотности, означающее уменьшение размера частиц, при этом не будет требовать уменьшения толщины слоя, что обеспечит стабильность магнитного материала.

Для перпендикулярной записи на магнитный слой используется головка новой конструкции. Если при продольной записи магнитное поле генерируется в металлическом кольце с помощью индукции, то при перпендикулярной используется поле, генерируемое между срезом полюса головки записи и магнитомягким подслоем на диске. Поэтому частицы записывающего слоя намагничиваются вертикально, а частицы магнитного подслоя – горизонтально. Это обеспечивает дополнительную стабильность частиц относительно друг друга.

Важное отличие перпендикулярной записи от продольной заключается в характере и расположении сигнала чтения. Продольный магнитный слой без подслоя испускает магнитный сигнал только с границы перехода бит (с границы между одной магнитной частицы и другой) под прямым углом к плоскости диска. Перпендикулярный магнитный слой испускает сигнал по всей площади частицы, а благодаря подслою вектор этого сигнала направлен параллельно плоскости диска. Для считывания требуются принципиально новые головки чтения, которые позволяют значительно увеличить соотношение сигнал/шум и мощность самого сигнала. Поэтому некоторые компании уже начинают применять новое поколение головок, использующее туннельный магниторезистивный эффект (TMR Heads).

При перпендикулярной записи используется намного более сложный состав магнитного слоя. Под тонким защитным слоем расположен записывающий слой состоящий из окисленного сплава кобальта, платины и хрома. Подложка состоит из двух слоев сложного химического состава, называемых антиферромагнитносвязанными слоями. Именно они позволяют снять внутренние напряженности магнитного поля.

Технология перпендикулярной записи на магнитные диски начала проникать на рынок уже в прошлом году. 4 ноября 2004 года Hitachi анонсировала накопители формфактора 2,5” емкостью 100 Гбайт, основанные на 2 пластинах плотностью 230 Гбит/дюйм2. Toshiba поставляет свои накопители формфактора 1,8” емкостью 40 Гбайт (133 Гбит/дюйм2). Кроме того, компания обещает применить перпендикулярную запись в своей линейке 0,85” дисков, доведя их емкость до показателя 6-8 Гбайт на пластину. Seagate, похоже, превзошла в своих разработках всех, достигнув в лабораториях плотности записи в 245 Гбит/дюйм2 и скорости передачи данных в 480 Мбит/сек.

Первый коммерческий продукт от Seagate, построенный по технологии перпендикулярной записи, появится в начале 2006 года. Это будет 2,5” жесткий диск Momentus 5400.3 емкостью 160 Гбайт. Плотность записи составит 130 Гбит на дюйм2.

К 2010 году Seagate предсказывает появление дисков с плотностью записи до 500 Гбит на дюйм2. При этом емкость 3,5” накопителя составит 2 Тбайт, 2,5” – до 640 Гбайт, 1” – 50 Гбайт.

Именно 500 Гбит на кв. дюйм – теоретический предел для существующей на сегодня технологии перпендикулярной записи. Но вспомним, еще 15 лет назад исследователи IBM называли пределом плотности записи при параллельной записи 30 Гбит/дюйм2, однако сегодня мы наблюдаем показатели до 120 Гбит/дюйм2. Вполне возможно, что реальное пороговое значение – это 1 Тбит/дюйм2 или даже больше. Кто знает, каковы будут реальные показатели лет через 5-7?