211service.com
Fabrication Trick biedt vijfvoudige sprong in harde-schijfcapaciteit
Een techniek waarmee de lagen met nanopatronen die gegevens op harde schijven opslaan, zichzelf kunnen samenstellen, is verbeterd om beter geschikt te zijn voor massaproductie, en zou schijven mogelijk maken die vijf keer zoveel gegevens opslaan als de grootste die momenteel beschikbaar is.
Fijne lijnen: Polymeermoleculen verzamelden zich in het regelmatige patroon van 10 nanometer brede gangen in de grootste van deze twee microscoopbeelden, dankzij het gebruik van een nieuwe coating die de moleculen helpt correct uit te lijnen. De kleinere afbeelding laat zien dat de polymeren zonder de coating geen georganiseerde structuren vormen.
Het gebruik van zelfassemblage in plaats van machines die functies printen of uitetsen, wordt al lang beschouwd als een mogelijke oplossing voor een dreigende barrière voor het uitbreiden van de capaciteit van harde-schijfontwerpen. Onderzoekers van de Universiteit van Texas in Austin hebben nu een oplossing uitgewerkt voor een probleem dat zelfassemblage onverenigbaar maakte met bestaande fabrieken.
Harde schijven slaan gegevens op een draaiende schijf op, geschreven in een patroon van gemagnetiseerde gebieden op een magnetische coating. Decennia lang is de capaciteit van de harde schijf toegenomen door die regio's - en dus gegevens - dichter op elkaar te pakken. Maar nu kunnen ze niet veel dichter bij elkaar worden geplaatst zonder dat magnetische interferentie de betrouwbaarheid van gegevensopslag in gevaar brengt.
Het bedekken van een schijfplateau met fysiek gescheiden punten van magnetisch materiaal in plaats van een doorlopende laag zou een veel dichtere opslag mogelijk maken, omdat interferentie tussen de punten zou worden voorkomen door de openingen ertussen. Maar bestaande productiemethoden kunnen niet op betrouwbare wijze afzonderlijke eilanden dichter dan ongeveer 30 nanometer uit elkaar plaatsen, waardoor vrijwel dezelfde gegevensdichtheid wordt geproduceerd als conventionele harde-schijfontwerpen van vandaag.
Grant Willson , een professor materiaalwetenschappen aan de UT Austin, in samenwerking met de scheikundeprofessor van de UT Austin Christopher Ellis , heeft een manier gevonden om magnetische eilanden te maken die veel dichter op elkaar zijn gepakt dan bestaande productietools kunnen maken. Die nieuwe methode maakt gebruik van een blok copolymeren - moleculen met lange ketens gemaakt van blokken van verschillende polymeren - die zichzelf kunnen assembleren tot regelmatige en zeer kleine zich herhalende patronen. De patronen kunnen worden geleid door de juiste combinatie van polymeren te kiezen en patronen toe te voegen aan het oppervlak waarop ze worden aangebracht. Eenmaal gevormd, kan zo'n patroon worden gebruikt als sjabloon om stippen van magnetisch materiaal op een harde schijf te maken.
Die aanpak werd tegengehouden door de uitdaging om lange copolymeermoleculen plat te krijgen met een methode die compatibel is met bestaande fabrieken. De UT Austin-groep kondigde vorige week aan dat het het probleem had opgelost door een toplaag uit te vinden - ook een polymeer - die de copolymeren in de juiste richting schudt.
Je draait gewoon een paar lagen meer dan normaal en verwarmt het ding met de hete plaat die er al in zit, zegt Willson. Wanneer de polymeer toplaag wordt aangebracht, is deze inactief en gebonden met ammoniumionen. Verwarming verdrijft ammoniak en zet het toplaagpolymeer om in een nieuwe structuur die een interactie aangaat met de copolymeerlaag en deze aanmoedigt om in de gewenste oriëntatie te bewegen. De toplaag wordt vervolgens afgewassen, waarbij de copolymeren en de structuren waarin ze zijn samengevoegd achterblijven.
Dat proces kan in minder dan 30 seconden worden gedaan, sneller dan de huidige langzaamste stap op een productielijn voor harde schijven, zegt Willson. Tot nu toe heeft de groep laten zien dat ze patronen kan vastleggen met details tot 10 nanometer. Willson schat dat hierdoor harde schijven gegevens kunnen opslaan met vijf keer hun huidige dichtheid, ongeveer één terabit aan informatie (1024 gigabyte) per vierkante inch.
HGST, een opslagbedrijf van Western Digital, onderzoekt hoe de techniek kan worden geïntegreerd in bestaande productielijnen. Willson zegt dat zijn toplaag ook moet worden afgestemd op productie door bedrijven die gespecialiseerd zijn in de productie van halfgeleiders.
James Watkins , directeur van het centrum voor hiërarchische productie aan de Universiteit van Massachusetts, Amherst, zegt dat er ook verbeteringen nodig zijn aan de copolymeren zelf voordat de zelfassemblagemethode commercieel kan worden gebruikt. Een uitdaging is om met behulp van copolymeren over grote gebieden een order op lange termijn te bereiken zonder defecten, zegt hij. Met miljoenen gegevensopslagpunten op de schijf van een schijf, moeten de foutenpercentages erg laag zijn om te voorkomen dat grote aantallen van hen onjuist worden gepositioneerd.