Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Носители с шаблоном (также известные как носители с битовой структурой или BPM [1] ) - это потенциальная будущая технология жестких дисков для записи данных на магнитных островках (один бит на остров), в отличие от нынешней технологии жестких дисков, где хранится каждый бит. в 20-30 магнитных зернах в сплошной магнитной пленке. Островки будут созданы из магнитной пленки-предшественника с помощью нанолитографии . Это одна из предложенных технологий для достижения успеха в перпендикулярной записи из-за большей плотности хранения, которую она обеспечивает. BPM был представлен Toshiba в 2010 году. [2]

Сравнение с существующей технологией HDD [ править ]

В существующих жестких дисках данные хранятся в тонкой магнитной пленке. Эта пленка осаждается так, что она состоит из изолированных (слабо обменно связанных) зерен материала диаметром около 8 нм. [3] Один бит данных состоит примерно из 20-30 зерен, намагниченных в одном направлении («вверх» или «вниз» относительно плоскости диска). Один из способов увеличения плотности хранения заключался в уменьшении среднего объема зерна. Однако энергетический барьер для теплового переключения пропорционален объему зерна. При использовании существующих материалов дальнейшее уменьшение объема зерна приведет к спонтанной потере данных из-за суперпарамагнетизма .

В материалах с рисунком сначала наносится тонкая магнитная пленка, поэтому между зернами возникает сильная обменная связь. Затем с помощью нанолитографии из него формируют магнитные островки. Сильная обменная связь означает, что энергетический барьер теперь пропорционален объему островка, а не объему отдельных зерен внутри острова. Следовательно, увеличение плотности хранения может быть достигнуто за счет формирования островков все более малого диаметра при сохранении термической стабильности. [4] По прогнозам, структурированные носители позволят обеспечить плотность записи до 20–300 Тбайт / дюйм 2, в отличие от ограничения в 1 Тбайт / дюйм 2 , существующего в современной технологии жестких дисков. [5]

Различия в стратегиях управления головкой чтения / записи [ править ]

В существующих жестких дисках биты данных в идеале записываются на концентрические круговые дорожки. Этот процесс отличается от записи носителей с битовой структурой, где данные должны быть записаны на дорожки заданной формы, которые создаются литографией (см. Ниже) на диске. Траектории, по которым должна следовать сервосистема в шаблонной записи на носитель, характеризуются набором «сервотреков», существующих на диске. Отклонение сервопривода от идеальной круглой формы называется «повторяемым биением» (RRO). Следовательно, сервоконтроллер в записи носителя с битовой структурой должен следовать RRO, который неизвестен во время разработки, и в результате методы сервоуправления, используемые для обычных приводов, не могут быть применены. У шаблонной записи на носители есть некоторые специфические проблемы с точки зрения конструкции сервоуправления:[6]

  • Профиль RRO неизвестен.
  • Частотный спектр RRO может выходить за пределы полосы пропускания сервосистемы; следовательно, он будет усилен контроллером обратной связи.
  • Спектр RRO содержит много гармоник частоты шпинделя (например, ~ 200 гармоник), которые необходимо ослабить. Это увеличивает вычислительную нагрузку на контроллер.
  • Профиль RRO меняется от трека к треку (то есть меняется).

Способы изготовления узорчатых материалов [ править ]

Ионно-лучевая литография [ править ]

В предварительных исследованиях одним из процессов, исследуемых при создании прототипов, была бесконтактная ионно-лучевая литография . При этом используются трафаретные маски для создания рисунков из чувствительного к ионам материала (резиста), которые затем переносятся на магнитный материал. [7] Маска-трафарет содержит тонкую отдельно стоящую мембрану из нитрида кремния, в которой сформированы отверстия. Генерируемый узор сначала формируется на подложке, содержащей фоторезист, с помощью электронно-лучевой литографии . Далее подложка используется для переноса данного рисунка на нитридную мембрану (трафаретную маску) с помощью процесса плазменного травления.. Создание достаточного количества подложек означает поддержание однородности размеров отверстий, которые переносятся на маску в процессе изготовления (травления). Многие факторы способствуют достижению и поддержанию однородности размеров маски, например: давление, температура, энергия (величина напряжения) и мощность, используемая при травлении. Чтобы оптимизировать процесс травления однородных узоров при этих параметрах, подложку можно использовать в качестве шаблона для изготовления трафаретных масок из нитрида кремния в процессе литографии с близким ионным пучком. Затем трафаретную маску можно использовать в качестве прототипа для создания шаблонов носителей.

Направленная самосборка пленок блок-сополимеров [ править ]

В 2014 году Рикардо Руис из Hitachi Global Storage Technologies написал в брифинге к предстоящей конференции, что «наиболее многообещающее решение литографической проблемы может быть найдено в направленной самосборке блок-сополимерных пленок, которая недавно стала жизнеспособным методом для достижения цели. литография менее 20 нм вовремя для технологии BPM ». [8] [9]

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Носители с битовой структурой для жестких дисков высокой плотности» . nd . Проверено 17 сентября 2014 года . Носители с битовой структурой (BPM) - это тип магнитного носителя записи, в котором магнитный слой уменьшен до размера одного бита (одна магнитная точка и пространство).
  2. ^ "Изменит ли диски Toshiba с битовой структурой ландшафт жестких дисков?" . Журнал ПК. 19 августа 2010 . Проверено 21 августа 2010 года .
  3. ^ Веллер, Дитер; Мосендз, Александр; и другие. (Июль 2013). «Носитель L1 0 FePtX-Y для магнитной записи с подогревом: Носитель L1 0 FePtX-Y для магнитной записи с подогревом» . Physica Status Solidi (A) . 210 (7): 1245–1260. DOI : 10.1002 / pssa.201329106 .
  4. ↑ Росс, Калифорния (август 2001 г.). "Узорчатые магнитные носители записи". Ежегодный обзор исследований материалов . 31 (1): 203–235. DOI : 10.1146 / annurev.matsci.31.1.203 .
  5. Рианна Гриффитс, Рис (25 ноября 2013 г.). «Направленная самосборка блок-сополимеров для использования в производстве носителей с битовой структурой» . Журнал физики D: Прикладная физика . 46 (50): 503001. DOI : 10,1088 / 0022-3727 / 46/50/503001 .
  6. ^ Шахсавари; и другие. (2014). «Повторяющееся биение при записи носителя с битовой структурой». Конференция ASME 2014 по системам хранения и обработки информации : V001T03A001. DOI : 10.1115 / ISPS2014-6946 . ISBN 978-0-7918-4579-0. S2CID  13817067 . ( Архивировано 11.10.2020)
  7. ^ Вулф, Джон С .; Pendharkar, Sandeep V .; и другие. (Ноябрь 1996 г.). «Процесс литографии с бесконтактным ионным пучком для наноструктур высокой плотности». Журнал вакуумной науки и технологий B: Микроэлектроника и нанометрические структуры . 14 (6): 3896. DOI : 10,1116 / 1,588689 .
  8. ^ «Изготовление носителей с магнитным битом с узором с использованием сборки, направленной блок-сополимером» . 2014 . Проверено 17 сентября 2014 года . Наиболее многообещающее решение литографической проблемы может быть найдено в направленной самосборке пленок из блок-сополимеров, которая недавно превратилась в жизнеспособный метод для достижения литографии с толщиной менее 20 нм во времени для технологии BPM.
  9. ^ Росс, Калифорния; Ченг, JY (сентябрь 2008 г.). «Узорчатые магнитные носители, изготовленные методом самосборной блок-сополимерной литографии». Бюллетень МИССИС . 33 (9): 838–845. DOI : 10.1557 / mrs2008.179 .