Плата жесткого диска
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( сентябрь 2017 г. ) |
Пластина жесткого диска или жесткий диск — это круглый магнитный диск , на котором цифровые данные хранятся на жестком диске . [1] Жесткая природа пластин - вот что дало им такое название (в отличие от гибких материалов, которые используются для изготовления дискет ). Жесткие диски обычно имеют несколько пластин, которые установлены на одном шпинделе . Пластина может хранить информацию с обеих сторон, обычно для этого требуется две записывающие головки на пластину, по одной на каждую поверхность.
Дизайн
[ редактировать ]Магнитная поверхность каждой пластины разделена на небольшие магнитные области субмикронного размера, каждая из которых используется для представления одной двоичной единицы информации. Типичная магнитная область на пластине жесткого диска (по состоянию на 2006 год) имеет ширину около 200–250 нанометров (в радиальном направлении пластины) и простирается примерно на 25–30 нанометров в направлении вниз (в направлении по окружности пластины). блюдо), [ нужна ссылка ] что соответствует примерно 100 миллиардам бит на квадратный дюйм площади диска (15,5 Гбит /см). 2 ). Материалом основного слоя магнитной среды обычно является сплав на основе кобальта . В современных жестких дисках каждая из этих магнитных областей состоит из нескольких сотен магнитных зерен, которые являются основным материалом, который намагничивается. В целом каждая магнитная область будет иметь намагниченность.
Одна из причин, по которой магнитные зерна используются в отличие от сплошной магнитной среды, заключается в том, что они уменьшают пространство, необходимое для магнитной области. В сплошных магнитных материалах образования, называемые шипами Нееля обычно появляются . Это шипы противоположной намагниченности, образующиеся по той же причине, по которой стержневые магниты имеют тенденцию выравниваться в противоположных направлениях. друг друга Это вызывает проблемы, поскольку шипы нейтрализуют магнитное поле , так что на границах областей переход от одной намагниченности к другой будет происходить по длине шипов Нееля. Это называется шириной перехода.
Многие пластины жестких дисков имеют слой смазки, изготовленный из аморфного углерода, такого как алмазоподобный углерод , называемый верхним слоем, который наносится на диск с помощью напыления или химического осаждения из паровой фазы. [2] Нитрид кремния, ПФПЭ [3] [4] и гидрогенизированный углерод также использовались в качестве верхних слоев. [5] [6] [7] В качестве альтернативы можно использовать ПФПЭ в качестве смазки поверх верхнего слоя. [8]
Гранулированный носитель ориентирован в зависимости от того, используется ли продольная или перпендикулярная магнитная запись. [9] Упорядоченные гранулированные носители могут обеспечить более высокую плотность хранения, чем обычные гранулированные носители, а носители с битовой структурой могут превзойти упорядоченные гранулированные носители по плотности хранения. [10]
Зерна помогают решить эту проблему, поскольку каждое зерно теоретически представляет собой отдельный магнитный домен (хотя на практике не всегда). Это означает, что магнитные домены не могут расти или сжиматься с образованием шипов, и поэтому ширина перехода будет порядка диаметра зерен. Таким образом, большая часть разработок жестких дисков была связана с уменьшением размера зерна . [11] [12]
Производство
[ редактировать ]
Пластины обычно изготавливаются с использованием алюминиевой , стеклянной или керамической подложки. [13] Пластины жестких дисков ноутбуков изготовлены из стекла, а в настольных компьютерах часто встречаются алюминиевые пластины. [14] [15] При производстве дисков тонкое покрытие наносится на обе стороны подложки, в основном с помощью процесса вакуумного осаждения, называемого магнетронным распылением . Покрытие имеет сложную слоистую структуру, состоящую из различных металлических (в основном немагнитных) сплавов в качестве подслоев, оптимизированных для контроля кристаллографической ориентации и размера зерен фактического слоя магнитного носителя поверх них, то есть пленки, хранящей биты. информации. Поверх него тем же методом напыления наносится защитное покрытие на основе углерода. Пластины обычно содержат несколько слоев материалов, таких как затравочный слой, магнитомягкие нижние слои (SUL), которые могут содержать кобальт и железо. [16] [17] изготовлены из таких материалов, как антиферромагнитный (A-FM) слой из оксида никеля, никель-марганцевого или железо-марганцевого сплава, [18] промежуточный слой из рутения [18] и слой сплава кобальт-хром-палладий с оксидом. [8] При последующей обработке нанометровый тонкий слой полимерной смазки наносится поверх напыленной структуры путем погружения диска в раствор растворителя, после чего диск полируется с помощью различных процессов. [ нужны разъяснения ] для устранения мелких дефектов и проверки специальным датчиком на летающей головке отсутствия каких-либо оставшихся неровностей или других дефектов (при этом размер сверла, указанный выше, примерно устанавливает шкалу того, что представляет собой значительный размер дефекта). В жестком диске головки жесткого диска летают и перемещаются радиально по поверхности вращающихся пластин для чтения или записи данных. Исключительная гладкость, долговечность и совершенство отделки – обязательные свойства пластины жесткого диска.
В феврале 1991 года компания Areal Technology выпустила MD-2060, первый жесткий диск со стеклянной подложкой, заменивший алюминиевые сплавы, использовавшиеся в более ранних жестких дисках. Изначально он был разработан для ноутбуков , для которых больше подходят стеклянные подложки с большей ударопрочностью. [19] [20] [21] Toshiba последовала этому примеру, выпустив MK1122FC в апреле 1991 года; их заводы смогли произвести гораздо больше приводов, чем Areal, который вскоре исчез с рынка. [19] [22] Примерно в 2000 году другие производители жестких дисков начали переходить от алюминиевых пластин к стеклянным, поскольку стеклянные пластины имеют ряд преимуществ перед алюминиевыми. [23] [24] [25]
В 2005–2006 годах начался серьезный сдвиг в технологии жестких дисков и магнитных дисков/носителей. Первоначально для хранения битов использовались намагниченные в плоскости материалы, но теперь их заменила перпендикулярная запись . Причиной этого перехода является необходимость продолжения тенденции увеличения плотности хранения данных, при этом перпендикулярно ориентированные носители предлагают более стабильное решение при уменьшении размера битов. Ориентация намагниченности перпендикулярно поверхности диска имеет большое значение для наносимой структуры диска и выбора магнитных материалов, а также для некоторых других компонентов жесткого диска (таких как головка и электронный канал).
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Что такое блюдо? - Определение из Techopedia» . 2023.
- ^ Ямамото, Т.; Хёдо, Х. (2003). «Аморфная углеродная оболочка для тонкопленочных дисков» . Международная Трибология . 36 (4–6): 483–487. дои : 10.1016/S0301-679X(02)00240-2 .
- ^ https://escholarship.org/content/qt24w0q2v0/qt24w0q2v0.pdf
- ^ https://www.fujitsu.com/global/documents/about/resources/publications/fstj/archives/vol42-1/paper13.pdf
- ^ Ковач З.; Новотный, В.Ю. (1991). «Покрытия из нитрида кремния для тонкопленочных носителей магнитной записи» . Транзакции IEEE по магнетизму . 27 (6): 5070–5072. Бибкод : 1991ITM....27.5070K . дои : 10.1109/20.278743 .
- ^ «Защита будущих жестких дисков» .
- ^ https://pubs.aip.org/aip/jap/article-abstract/93/10/8704/530804/Coverage-and-properties-of-a-SiNx-hard-disk
- ^ Перейти обратно: а б Двиведи, Н.; Отт, АК; Сасикумар, К.; Доу, К.; Йо, Р.Дж.; Нарайанан, Б.; Сасси, У.; Фасио, Д. Де; Соави, Г.; Дутта, Т.; Балчи, О.; Шинде, С.; Чжан, Дж.; Катияр, АК; Китли, PS; Шривастава, АК; Шанкаранарайанан, СКРС; Феррари, AC; Бхатия, CS (2021). «Графеновые покрытия для магнитных носителей сверхвысокой плотности хранения» . Природные коммуникации . 12 (1): 2854.arXiv : 1906.00338 . Бибкод : 2021NatCo..12.2854D . дои : 10.1038/s41467-021-22687-y . ПМК 8129078 . ПМИД 34001870 .
- ^ Справочник по магнитным материалам . Эльзевир. 2012. ISBN 978-0-444-56371-2 .
- ^ «Дорожная карта Seagate: путь к жестким дискам емкостью 120 ТБ» .
- ^ Магнетизм частиц и гранул: наночастицы и тонкие пленки . Издательство Оксфордского университета. 20 февраля 2024 г. ISBN 978-0-19-287311-8 .
- ^ Изменения в области хранения данных: перспектива материалов . Джон Уайли и сыновья. 8 ноября 2011 г. ISBN. 978-0-470-50100-9 .
- ^ Высокопроизводительные вычисления: современные системы и практики . Морган Кауфманн. 5 декабря 2017 г. ISBN 978-0-12-420215-3 .
- ^ Коринн Иоццио. «Как уничтожить жесткий диск навсегда» . 2015.
- ^ Даррен Уотерс. «Тестирование пределов восстановления жесткого диска» . 2007.
- ^ «Мягкая магнитная подложка, устойчивая к высоким температурам, для перпендикулярных носителей записи с высокой плотностью площади» .
- ^ «Мягко-магнитная подложка (SUL) для перпендикулярного носителя записи» .
- ^ Перейти обратно: а б Изменения в области хранения данных: перспектива материалов . Джон Уайли и сыновья. 11 октября 2011 г. ISBN. 978-1-118-09682-6 .
- ^ Перейти обратно: а б «Новые продукты, новая энергия в сфере хранения данных» . Электроника . 64 (9). Endeavour Business Media: 65 и последующие . Сентябрь 1991 г. - через Гейла.
- ^ Браунштейн, Марк (26 ноября 1990 г.). «Маленький жесткий диск для ноутбуков использует только одну пластину и две головки» . Инфомир . 12 (48). Публикации IDG: 21 – через Google Книги.
- ^ Бланкенхорн, Дана (27 февраля 1991 г.). «Новинка для ПК: накопители для ноутбуков Disctec емкостью 60 МБ» . Новостные байты . Компания Washington Post – через Гейла.
- ^ Сканлан, Джим (13 декабря 1990 г.). «Высота привода составляет около 1 дюйма; также появляются сообщения о прототипах шириной 1,78 дюйма» . ЭДН . 35 (25А). UBM Canon: 3 и последующие – через Гейла.
- ^ Чарльз М. Козерок. «Руководство по ПК» . Раздел «Материалы подложки пластин» .
- ^ Марк Браунштейн. «Стекло становится пригодным для жестких дисков» . п. 28. Инфомир . 1989 13 марта.
- ^ Скотт Мюллер. «Библиотека аппаратного обеспечения ПК, том I: Жесткие диски» . Раздел «Пластины жесткого диска (Диски)» . 1998.