`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

500 Gb на квадратный дюйм – таков прогноз к 2010 году

0 
 

Увлеченные стремительным прогрессом в разработке процессоров и впечатляющей борьбой за души пользователей и долю рынка двух основных производителей – Intel и AMD, мы, возможно, незаслуженно мало внимания уделяем развитию технологии записи на жесткие диски. А ведь в этой области происходят не менее замечательные события. К примеру, Hitachi Global Storage Technologies (HGST) анонсировала планы выпуска в 2007 г. коммерческих накопителей на жестких дисках с плотностью записи 230 Gb/in².

Современные технологии чтения/записи на магнитные диски базируются на использовании тонких квантовых эффектов, таких как взаимодействие спина электрона с магнитным полем и магнитного туннельного перехода. Эти явления лежат в основе создания спиновых клапанов, в которых наблюдается так называемая гигантская магниторезистивность (Giant Magneto Resistance – GMR, itc.ua/11278). Что же касается суперпарамагнитного предела, который препятствует уменьшению размера зоны записи бита, то он понижается посредством технологии перпендикулярной записи (itc.ua/15595).

500 Gb на квадратный дюйм – таков прогноз к 2010 году
За порогом перпендикулярной записи: прогноз индустрии на 2010 год

Использование этих достижений обеспечивает рост поверхностной плотности записи примерно на 30% в год. Сегодня наивысшая плотность записи в коммерчески доступных продуктах составляет 133 Gb/in2. Если такой темп сохранится, то к 2010 г. она достигнет значения 0,5 Tb/in2. Это значит, что на пластине 3,5 дюйма можно будет поместить 750 GB данных.

Более конкретно говорить о будущем жестких дисков стало возможным после того, как определились направления развития технологий чтения/записи. Этому способствовали два ключевых события, происшедшие в апреле 2005 г. Первым было сообщение HGST о демонстрационном тестировании диска с плотностью записи 230 Gb/in2. Результаты тестирования не только послужили вполне реальной основой для объявленных выше планов компании, но и подтвердили огромный потенциал технологии перпендикулярной магнитной записи. Вторым – международная конференция по магнетизму Intermag 2005, проходившая в г. Нагоя, Япония, на которой были представлены многочисленные технологические статьи. Именно здесь пришло понимание возможностей перпендикулярной записи и того, что совместное использование новых технологий позволит достичь значительно более высоких поверхностных плотностей записи, чем было возможно прежде. И основные надежды возлагаются на применение в головках чтения спинового клапана на базе магнитного туннельного перехода (Magnetic Tunnel Junction – MTJ).

Анонс HGST вызвал изрядное волнение среди исследователей. Фактически он стал основной темой обсуждений на конференции, хотя на ней были представлены и другие интересные доклады. Одна из причин заключалась в том, что это была первая запись с плотностью более 200 Gb/in2, которая значительно превосходила прежний рекорд – 170 Gb/in2, объявленный Seagate Technology LLC в январе 2004 г. Практика прошлых лет показывала, что результаты тестирования являются, по сути, гарантией создания HDD с плотностью записи 230 Gb/in2. Результаты тестирования также продемонстрировали особенности базовой технологии перпендикулярной магнитной записи, использующей гранулярную среду и однополюсную головку. Конечно, для достижения этого результата применялся целый ряд новых технологий, однако наибольшее влияние на улучшение производительности оказало уменьшение импульсных помех записывающего слоя, или формирование магнитного поля более четкой геометрии посредством поглощения избыточных магнитных полей вокруг магнитного наконечника записывающей головки. Замечательным стал и тот факт, что HGST использовала такой же тип GMR-головок чтения, как и в HDD с продольной записью. Это значит, что если появятся головки чтения с большей чувствительностью, то можно будет еще больше увеличить плотность записи. Теоретически удвоение чувствительности позволяет также удвоить плотность треков. Фактически максимальная линейная плотность записи в первом в мире HDD от Toshiba, который выпускался в крупных партиях, составляла 989 Kbpin (килобит на дюйм трека), что значительно выше, чем в опытном диске HGST.

На Intermag 2005 был представлен ряд технологий, которые позволяют повысить плотность треков и линейную плотность записи. Особенно бросался в глаза прогресс в головках чтения на базе MTJ. Так, Национальный институт индустриальных наук и технологий (AIST), Япония, совместно с компанией Anelva и рядом других фирм продемонстрировал MTJ-устройство для использования в головках записи с магниторезистивным (MR) отношением (изменение сопротивления при включении магнитного поля) 140% при комнатной температуре и сопротивлением около 2 Ом/мкм2, тогда как головки с этой технологией, изготовляемые американскими фирмами, имеют показатель всего 20%. Чувствительность головок растет вместе с MR-отношением, поэтому если разработку AIST удастся реализовать в коммерческом варианте, то можно будет, по крайней мере, удвоить чувствительность существующих головок.

Длительное время препятствием для производителей HDD служил предел магнитной индукции применяемых магнитных материалов, составляющий 2,3 Тл. Одним из путей записи данных на магнитный слой с высокой коэрцитивной силой, который оценивался для использования в будущем, является метод теплового воздействия (thermal assist method). Fujitsu поставила перед собой цель достичь предела 2,7 Тл и сообщила, что уже преодолела на этом пути границу 2,57 Тл в лабораторных условиях.

Тематика докладов на Intermag 2005 включала также технологии следующего поколения, среди которых наибольшее внимание привлекли GMR с использованием тока с ограниченным путем (Confined Current Path – CCP) и среды с дискретными треками (заметим, что технология CCP базируется на наноструктурах, ориентированных перпендикулярно к поверхности тонкопленочного субстрата, а текущий в них ток и называется током с ограниченным путем).

Дальнейший прогресс в MTJ-устройствах тесно связывают с успехами технологии CPP GMR. Японская компания Alps Electric увеличила MR-отношение до 11,5%, используя полуметаллическую технологию в закрепленном и свободном магнитных слоях в устройствах с GMR CCP-типа. Сопротивление продемонстрированного образца составило 80 мОм/мкм2, что значительно меньше, чем у MTJ-устройств от AIST и других разработчиков. При таких характеристиках можно изготовить HDD с высокой скоростью считывания данных и поверхностной плотностью записи около 200 Gb/in2 и выше, хотя это затруднительно при нынешнем уровне развития технологии.

Любопытны результаты Hitachi по оценке долговечности GMR-головок CCP-типа. Компания исследовала устройства с нанооксидными слоями, имплантированными для увеличения MR-отношения между закрепленными и свободными магнитными слоями. Изготовленный прототип головки имел значение MR 3% и сопротивление 0,6 Ом/мкм2. Исследователи пришли к заключению, что устройство в состоянии работать в течение более 200 лет, сохраняя при этом отношение сигнал/шум 30 dB и нормальную форму считываемого сигнала.

Ведутся также разработки по созданию магнитных сред с дискретными треками, в которых треки отделяются друг от друга канавками, и доменов с расположением магнитных частиц в виде регулярной структуры для минимизации взаимных влияний. Судя по всему, первое ближе к коммерческому использованию. Так, на Intermag 2005 компании Komag и TDK продемонстрировали результаты своих усилий по выводу дисков с дискретными треками на рынок. Последняя представила прототип 2,5-дюймового диска с дискретными треками и участками для сервоуправления головками. Все исследовательские проекты преследуют цель достичь поверхностной плотности записи около 200 Gb/in2.

Заглядывая в совсем недалекое будущее, можно с уверенностью говорить, что на столе (или под столом) у пользователя будет стоять не персональный компьютер, а персональный суперкомпьютер, с многоядерным процессором, несколькими гигабайтами памяти и терабайтовым жестким диском. Однако думать о том, что с этим делать, можно уже сейчас.

0 
 

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT