硬盤寫入新技術:可將存儲容量提升至10TB/平方英寸

目前硬盤中所使用的垂直記錄技術的存儲密度極限大約是每平方英寸數百GB左右,爲了進一步增加硬盤的存儲密度,科學家們想到了全息記錄技術,分子聚合物存 儲技術,不過目前這些技術的研究都還沒有成熟到可以公開演示的階段。而在本週發行的《自然光子學》雜誌上,有研究者描述了一種融合兩種硬盤寫入方式的優點 來存儲數據的方法,這種方法據稱目前可以將硬盤的容量提升到每平方英寸1TB左右,將來其密度還有可能提升到10TB左右。
這兩種寫入方式均可解決寫入數據時不會影響到周圍存儲單元的技術。當硬盤上的存儲單元彼此距離極小時,便會產生所謂的超順磁性現象(superparamagnetism),硬盤讀寫頭在向這些存儲單元中寫入數據時產生的熱量會導致該存儲單元周圍的存儲單元中的數據損壞。而隨着硬盤存儲密度的提升,要想避免超順磁現象出現的難度也越來越大。

兩種新寫入方式中的一種名爲“熱輔助磁記錄技術”(Thermally-Assisted Magnetic Recording:TAR),這種技術通過加熱 存儲單元來寫入數據,寫入動作完成之後會立即冷卻存儲表面。在TAR中所使用的加熱量,磁存儲介質和存儲單元的排列方式能夠避免出現超順
另外一種寫入方式則名爲“位式記錄技術”(bit-patterned recording:BPR),這種技術將記錄介質表面進行光刻處理,將各個存儲單元刻製爲獨立的磁島(magnetic island),這樣寫入數據的時候就不會因爲超順磁性現象而對周圍的存儲單元造成影響。

不過當我們單獨使用這兩種方法之一時,數據的存儲密度並不會有太大的提升,最多提升到200-300GB每平方英寸左右。其中TAR技術受到磁存儲介質最小尺寸方面的限制,而BPR技術則受到讀寫磁頭的尺寸必須保證與磁島一致的限制。

當我們將兩種方法結合在一起使用後,兩種方法的缺點則可以被克服,BPR的磁島技術可以解決TAR磁存儲介質最小尺寸方面的限制問題,而TAR技術則可以解決BPR技術對讀寫頭尺寸要求過高的問題,這樣便可以帶來存儲密度的極大提升。

採用這兩種技術的實際設備中,人們使用鐳射光經波導裝置( waveguide)照射等離子天線( plasmonic antenna),並由後者來完成寫入操作。當鐳射光照射到天線上時,其能量被轉換爲電勢能。天線採用“E"字形狀結構,E字中靠外側的兩個橫杆爲地電位,而中間的那條橫杆則採用與避雷針類似的原理,將天線的表面電勢導入到尺寸極小的存儲介質單元上。

這種E字形天線的中間橫杆尺寸僅20-25nm左右,三條橫杆之間的彼此距離是24nm左右,研究者們發現,採用這種結構的天線,人們可以在不影響存儲單元周圍其它單元的條件下讀寫直徑尺寸爲15nm的存儲單元。而經過波導和天線傳輸的信號效率則爲40%,同時寫入錯誤率也較低,寫入速度則可達250MB/s。採用這種技術,研究人員可以製造出每平方英寸面積存儲容量1TB的存儲介質,理論上說,採用這種技術所能達到的極限存儲密度可達10TB/平方英寸。
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