211service.com
Een nanofabricagetechniek verdubbelt de capaciteit van de harde schijf
Onderzoekers bij HGST , een grote fabrikant van harde schijven, hebben aangetoond dat een opkomende fabricagetechnologie, nano-imprinting genaamd, kan worden gebruikt om de gegevensopslagcapaciteit van de huidige harde schijven te verdubbelen. Ze zeggen de werk waarvoor patent is aangevraagd , gedaan in samenwerking met een bedrijf genaamd Moleculaire afdrukken , zou tegen het einde van het decennium kunnen leiden tot een kosteneffectief productieproces.
Harde schijven slaan gegevens op in magnetisch materiaal op het oppervlak van een draaiende schijf. Tijdens de productie wordt dit materiaal als een dunne film afgezet. Informatie wordt vervolgens naar de schijf geschreven door de magnetische oriëntatie van verschillende individuele eenheden van het materiaal, bekend als korrels, te veranderen. Een groep korrels vormt samen een gebied dat een enkel bit kan opslaan. Sinds de jaren vijftig, toen de technologie werd uitgevonden, hebben fabrikanten van harde schijven voortdurend manieren gevonden om de gegevensopslagcapaciteit te vergroten door de benodigde opslagruimte te verkleinen, meest recentelijk door steeds minder geclusterde korrels voor elk te gebruiken.
Gegevenspunten: Onderzoekers van HGST creëerden het bovenstaande patroon, dat magnetische eilanden bevat voor het opslaan van gegevens, met behulp van een opkomende techniek die nano-imprinting wordt genoemd.
Nu loopt de industrie tegen grenzen aan deze strategie aan, onder meer omdat het magnetisme van de deeltjes minder stabiel wordt als ze heel klein zijn, een fenomeen dat bekend staat als superparamagnetisme. Als ik een permanente magneet neem en deze klein genoeg maak, wordt hij niet-magnetisch, legt uit Currie Munce , vice-president van HGST-onderzoek.
Er zijn ook fysieke beperkingen hoe klein de opnamegebieden kunnen zijn. Als je blijft proberen deze gemagnetiseerde gebieden steeds dichter bij elkaar te duwen, bereiken ze uiteindelijk een punt waarop ze hun buren zo kunnen voelen dat ze de neiging hebben om om te draaien, legt uit Grant Willson , een professor materiaalwetenschappen aan de Universiteit van Texas in Austin. Dat zorgt voor dataverlies. Willson is medeoprichter van Molecular Imprints, hoewel hij niet betrokken was bij dit onderzoek.
Onderzoekers weten al jaren dat het patroon van een schijf met fysiek geïsoleerde, nanoscopische magnetische stippen het mogelijk maakt om meer informatie in te pakken dan het materiaal als een continue film aan te brengen. De uitdaging was het ontwikkelen van een economische manier om schijven te vervaardigen met de precieze nanoscopische patronen in de cirkelvormige sporen die de opnamekop nodig heeft om zijn werk te doen.
De HGST-onderzoekers kondigden tijdens de SPIE geavanceerde lithografiebijeenkomst van vorige maand aan dat ze hun gepatenteerde nano-imprintingproces hadden gebruikt om een schijfsubstraat te modelleren met 10 nanometer brede stippen, dicht op elkaar en in cirkelvormige sporen. Ze toonden aan dat een opnamekop informatie van deze punten kan lezen en schrijven, en ze meldden dat hun proces 1,2 biljoen magnetische eilanden per vierkante inch zou kunnen afdrukken - genoeg om ongeveer een terabyte op een 2,5-inch schijf op te slaan, wat het dubbele is van de capaciteit van apparaten van tegenwoordig. (De meest ruime schijf die momenteel door HGST wordt verkocht, kan vier terabytes aan gegevens opslaan.) Aangezien de punten nog kleiner kunnen worden gemaakt, zou de methode in theorie meerdere generaties capaciteitswinst mogelijk maken.
Nano-imprinting, een techniek die halverwege de jaren negentig voor het eerst opkwam, bestaat uit het aanbrengen van een zacht materiaal op een oppervlak en het vervolgens stempelen met een hard materiaal bedekt met specifieke patronen. De resulterende afdrukken leiden vervolgens wijzigingen naar het oppervlak, zoals etsen of afzetting van extra materiaal. Het zachte materiaal wordt vervolgens verwijderd, waardoor alleen de nieuwe ontwerpen op het oorspronkelijke oppervlak achterblijven. De magnetische opname- en halfgeleiderindustrie beschouwen de techniek beide als een veelbelovende oplossing voor de puzzel hoe op betrouwbare wijze structuren en patronen te vervaardigen die kleiner zijn dan ongeveer 20 of 30 nanometer.
Om hun stempel te ontwerpen, gebruikten de HGST-onderzoekers moleculen die blokcopolymeren worden genoemd en die kunnen worden ontworpen om in herhalende patronen op een behandeld oppervlak te worden uitgelijnd - een techniek die gerichte zelfassemblage wordt genoemd. We denken dat we [het proces] in de productie kunnen implementeren, zegt Munce.
De technici van HGST zullen zich ook richten op het zo klein mogelijk maken van de puntjes (zie fabricagetruc biedt vijfvoudige sprong in capaciteit van harde schijven). Munce zegt dat ze over 15 of 20 jaar tegen een andere maatlimiet aanlopen. Tegen die tijd, zegt hij, heb ik de technologie mogelijk nog een aantal verdere verfijningen gegeven en heb ik misschien nog een factor 20 aan capaciteitswinst gekocht.