So funktioniert die Terabit-pro-Square-Inch-Festplatte von Seagate

Magnetische Festplatten können bald ein Terabit (eine Billion Bits) pro Quadratzoll speichern. Seagate hat diese bahnbrechende Speicherdichte mit einer neuen magnetischen Aufzeichnungsmethode demonstriert, die 10 Terabit und vielleicht sogar mehr auf jeden Zoll einer Standard-3,5-Zoll-Festplatte stopfen kann. Festplatten, die mit der aktuellen Technologie hergestellt wurden, können etwa 3 Terabyte aufnehmen.

Die Technologie, die als wärmeunterstützte magnetische Aufzeichnung bezeichnet wird, beinhaltet das Erhitzen der magnetischen Bereiche auf einer Platte, die einzelne Datenbits enthalten, wodurch diese Bereiche verkleinert werden können. Laut Seagate verspricht die Methode, die Speicherdichte weiter zu erhöhen, und könnte zu 60-Terabyte-Festplatten führen.

Eines der aufregendsten Dinge an der wärmeunterstützten Magnetaufzeichnung ist, dass sie noch in den Kinderschuhen steckt, sagt Ed Gage, leitender Technologe für Heads and Media R&D bei Seagate. Das Unternehmen strebt 2015 für sein erstes kommerzielles Produkt mit dieser Technologie an.



Heutige Festplatten bestehen aus magnetischen Kobalt-Platin-Legierungen. Jedes Bit wird auf einem winzigen Bereich mit einem Magnetfeld gespeichert, das in eine von zwei entgegengesetzten Richtungen zeigt, was eine binäre Ziffer 1 oder 0 anzeigt. Je kleiner diese magnetisierten Bereiche sind, desto höher ist die Dichte der Platte. Wenn die Flächen auf eine quadratische Seite von 25 Nanometern abfallen (entsprechend 1 Terabit pro Quadratzoll), werden sie instabil, was bedeutet, dass eine kleine Wärmemenge sie dazu bringen kann, ihre Magnetfeldrichtung umzukehren.

Stabilere magnetische Materialien wie Eisen-Platin-Legierungen sind verfügbar, sagt Mark Kryder , Professor für Elektro- und Computertechnik an der Carnegie Mellon University und ehemaliger CTO von Seagate. Um darauf zu schreiben, sind jedoch Magnetfelder erforderlich, die viel stärker sind, als die herkömmlichen Aufzeichnungsköpfe erzeugen können. Wenn Sie das Material jedoch erhitzen, wirken kleinere Magnetfelder. Bei der wärmeunterstützten Aufzeichnung werden Eisen-Platin-Platten mit einem kurzen Laserpuls erhitzt, wenn der Kopf zum Schreiben von Daten ein Magnetfeld anlegt.

Genau das hat Seagate getan. Vor drei Jahren demonstrierten sie mit der Technologie eine Dichte von 250 Gigabit pro Quadratzoll. Seitdem, sagt Gage, haben sie in zwei Bereichen erhebliche Verbesserungen vorgenommen: den Aufnahmekopf und das Eisen-Platin-Medium.

Das größte Problem mit dem neuen Kopf besteht darin, dass er das Licht auf 25 Nanometer breite Spots fokussieren muss, was bei herkömmlichen linsenbasierten Optiken schwierig ist. Daher verwendet Seagate einen Parabolspiegel, der das Licht auf ein Viertel seiner Wellenlänge fokussiert und so 100-Nanometer-Spots erzeugt. Um dies noch weiter zu verstärken, verwenden die Forscher von Seagate eine winzige Goldantenne, die Licht sammelt und an einem 30-Nanometer-Punkt wieder ausstrahlt. Es ist ein Goldstück, das entsprechend geformt sein muss, sagt Gage. Wir haben verschiedene Antennenformen ausprobiert.

Das Eisen-Platin-Medium wirft seine eigenen Schwierigkeiten auf. Sie brauchen eine glatte Platte, eine sehr gute körnige Mikrostruktur, sagt Gage. Sie müssen in der Lage sein, die richtige kristalline Struktur zu züchten. Außerdem, sagt er, breitet sich die Wärme im magnetischen Material aus. Sie müssen dort Schichten aufbauen, um den seitlichen und vertikalen Wärmefluss zu steuern.

Die Demo von Seagate zeigt, dass sie diese bedeutenden technischen Herausforderungen gemeistert haben, sagt Kryder. Das sind aufregende Neuigkeiten.

Derzeit verwendet Seagate einen externen Laser, um Licht auf den Parabolspiegel zu richten. Aber Gage sagt, dass sie bereits einen Laser in einen Aufnahmekopf eingebaut haben.

Nichtsdestotrotz, sagt Gage, ist noch viel mehr Arbeit erforderlich, bevor Seagate ein kommerzielles Produkt auf den Markt bringen kann: Der Zusammenbau des Kopfes, der magnetischen Medien, [elektronischen Steuerschaltkreise] und der Firmware und deren Einbindung in eine Festplatte ist ein erheblicher Aufwand.

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