211service.com
Magnetisch geheugen opwarmen
De vraag naar dataopslag blijft stijgen, ook al verwachten consumenten dat de kosten per bit blijven dalen. De magnetische opnamematerialen die in de huidige harde schijven worden gebruikt, bereiken echter hun opslaglimieten en zullen waarschijnlijk binnen vijf jaar het maximale bereiken. Om te kunnen concurreren met nieuwere technologieën zoals flash, hebben de bedrijven die ze maken iets nieuws nodig.
Laserlolly : Het lolly-vormige apparaat dat bovenaan op de scanning-elektronenmicrofoto wordt getoond, is een optische antenne van goud. Het meet 50 nanometer op het breedste deel en maakt deel uit van een prototype van een magnetisch opslagsysteem dat door Seagate wordt ontwikkeld. Wanneer het wordt toegevoegd aan de magnetische-gegevensschrijfkop van een harde schijf, zoals hieronder weergegeven, koppelt het laserlicht aan kleine plekjes op magnetische opslagmedia.
Nu onderzoekers van Seagate hebben de haalbaarheid aangetoond van een nieuwe technologie die de capaciteit van magnetische gegevensregistratie met vele jaren zou kunnen uitbreiden. Dit wordt warmteondersteunde magnetische opname genoemd en houdt in dat de magnetische gebieden van een schijf met warmte worden bestraald om het mogelijk te maken om stabielere opnamemedia te gebruiken. Het moet het mogelijk maken om gegevens vast te leggen met dichtheden die 50 keer groter zijn dan mogelijk zal zijn wanneer de huidige technologieën hun limieten bereiken.
Binnen een paar jaar zal de magnetische opname-industrie een nieuwe weg vooruit moeten vinden, omdat de materialen die momenteel worden gebruikt hun fysieke grenzen naderen, zegt Randall Victor , een professor in elektrische en computertechniek aan de Universiteit van Minnesota.
De harde schijf in de meeste computers bestaat uit een of meer draaiende schijven die zijn bedekt met een magnetisch gevoelige film die bestaat uit kleine, gekartelde korrels. Gegevens worden geregistreerd wanneer een kleine kop over de schijf beweegt en de magnetisatie van een van deze korrels omdraait zodat deze naar boven of naar beneden wijst, voor een 1 of een 0.
Naarmate we de opslagdichtheid groter maken, moeten we de korrels kleiner maken, zegt Ed Schlesinger , hoofd van de afdeling elektrische en computertechniek aan de Carnegie Mellon University in Pittsburgh. Maar je bereikt een punt waarop de korrels zo klein worden dat ze onstabiel worden en hun magnetische toestand kan veranderen door kleine temperatuurschommelingen.
Het probleem kan niet eenvoudig worden opgelost door over te schakelen naar stabielere opnamemedia, omdat de huidige opnamekoppen er niet naar kunnen schrijven. Daarom heeft Seagate magnetische opnamekoppen ontwikkeld waarin een verwarmingselement is geïntegreerd. Door meer magnetisch stabiele korrels te stralen met een korte hittepuls, is het veel gemakkelijker om ze om te draaien. Als het medium weer afkoelt, worden de gegevens bevroren.
Door warmte ondersteunde magnetische opname vormt echter nog steeds een enorme wetenschappelijke en technische uitdaging. De warmte wordt geleverd door een snelle laserstraal die moet worden gericht op een plek ter grootte van een individuele korrel - minder dan 100 nanometer in diameter. Dit is onmogelijk met conventionele optica. In plaats daarvan is een nieuwe generatie optica nodig die werkt in wat bekend staat als het nabije veld. De Seagate-technologie maakt gebruik van optische antennes, die lichtenergie kunnen concentreren op gebieden die kleiner zijn dan welk instrument dan ook.
Onderzoekers van Seagate hebben nu aangetoond dat warmte-ondersteunde magnetische opname betrouwbaar kan worden gedaan. Ze gebruikten een magnetische schrijfkop uitgerust met near-field-optiek om gegevens te schrijven naar een harde schijf die was bedekt met stabiele opnamemedia. Vandaag in het journaal Natuurfotonica , beschrijven de onderzoekers hun systeem en rapporteren opnamegegevens met een dichtheid van 250 gigabit per vierkante inch.
Deze dichtheid komt alleen overeen met die van de harde schijven in de laptops van vandaag. Maar daar gaat het niet om, zeggen onderzoekers. Dit is een hoogstandje in de wetenschap en techniek van deze technologie, zegt Schlesinger.
Het Seagate-prototype is bijna volledig gemaakt van componenten die te vinden zijn in de huidige harde schijven, zegt Ed Gage, uitvoerend directeur onderzoek naar opnamesystemen bij het bedrijf. Het prototype gebruikt een ander opnamemedium dan de huidige harde schijven, maar kan worden neergezet met dezelfde processen die al in de industrie worden gebruikt. Evenzo is de schrijfkop hetzelfde als die al door het bedrijf worden gemaakt, behalve de toevoeging van de optica.
Het bedrijf is nu van plan om de opnamedichtheid te verhogen. Het experimentele systeem heeft extra technisch werk nodig, zegt William Challener, een andere onderzoeker van het Seagate-project. De grootte van het licht dat in het prototype werd bereikt, was ongeveer 70 nanometer; andere onderzoekers hebben 20 nanometer in het lab aangetoond en het bedrijf hoopt dit te evenaren. Er moet ook nog wat werk worden verzet om een elektronisch besturingssysteem voor de laser in een harde schijf te integreren.
Ondertussen werken anderen aan een tweede technologie om magnetische opslag te stimuleren. Deze benadering, bitpatroonvorming genoemd, omvat het vergroten van de dichtheid en stabiliteit van magnetische bits door het creëren van patroonreeksen van zeer regelmatig gevormde magnetische korrels op nanoschaal.
Deze benaderingen hebben elk heel verschillende sterke en zwakke punten, zegt Barry Schechtman , emeritus directeur van de Consortium voor informatieopslagindustrie . Maar er is een sterke consensus dat vijf tot tien jaar uit, slechts één niet genoeg zal zijn. We hebben een combinatie nodig van bitpatronen en warmteondersteunde magnetische opname.