Узорчатые носители
Шаблонные носители (также известные как битовые носители или BPM). [1] ) — это потенциальная будущая технология жестких дисков для записи данных на магнитных островках (по одному биту на остров), в отличие от нынешней технологии жестких дисков, где каждый бит хранится в 20–30 магнитных зернах внутри непрерывной магнитной пленки. Островки будут созданы из исходной магнитной пленки с использованием нанолитографии . Это одна из предлагаемых технологий для достижения успеха в перпендикулярной записи благодаря большей плотности хранения, которую она обеспечит. BPM был представлен Toshiba в 2010 году. [2]
Сравнение с существующей технологией HDD
[ редактировать ]В существующих жестких дисках данные хранятся на 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 (либо «вверх», либо «вниз» относительно плоскости диска). Одним из методов увеличения плотности хранения было уменьшение среднего объема зерна. Однако энергетический барьер теплового переключения пропорционален объему зерна. При использовании существующих материалов дальнейшее уменьшение объема зерна приведет к спонтанной потере данных из-за суперпарамагнетизма .
возникает сильная обменная В средах с рисунком сначала осаждается тонкая магнитная пленка, поэтому между зернами связь. Затем с помощью нанолитографии на нем формируются магнитные островки. Сильная обменная связь означает, что энергетический барьер теперь пропорционален объему острова, а не объему отдельных зерен внутри острова. Таким образом, увеличения плотности хранения можно добиться за счет формирования островков все меньшего диаметра при сохранении термической стабильности. [4] Предполагается, что носители с шаблонами обеспечат плотность записи до 20–300 Тбит/дюйм. 2 (3,1–46,5 Тбит/см 2 ) в отличие от 1 Тбит/дюйм 2 (160 Гбит/см 2 ) предел, существующий при существующей технологии жестких дисков. [5]
Различия в стратегиях управления головками чтения/записи
[ редактировать ]В существующих жестких дисках биты данных в идеале записываются на концентрических круговых дорожках. Этот процесс отличается при записи на носители с битовой структурой, где данныедолжны быть записаны на дорожках заданной формы, которые созданы методом литографии (см. ниже) на диске. Траектории, которым должна следовать следящая система при записи на носитель по шаблону, характеризуются набором «серводорожек», существующих на диске. Отклонение следящей дорожки от идеальной круглой формы называется «повторяемым биением» (РРО). Следовательно, сервоконтроллер при записи на носитель с битовой структурой должен следовать RRO, который неизвестен на момент проектирования, и в результате методологии сервоуправления, используемые для обычных приводов, не могут быть применены. Запись носителя по шаблону имеет некоторые специфические проблемы с точки зрения конструкции сервоуправления: [6]
- Профиль РРО неизвестен.
- Частотный спектр RRO может выходить за пределы полосы пропускания сервосистемы; следовательно, оно будет усилено контроллером обратной связи.
- Спектр RRO содержит множество гармоник частоты шпинделя (например, ~200 гармоник), которые необходимо ослабить. Это увеличивает вычислительную нагрузку на контроллер.
- Профиль RRO меняется от трека к треку (т.е. меняется).
Методы изготовления узорчатых носителей
[ редактировать ]Ионно-лучевая литография
[ редактировать ]В предварительных исследованиях одним из изучаемых процессов создания прототипов была ионно-лучевая литография . При этом используются трафаретные маски для создания узоров на ионочувствительном материале (резисте), которые затем переносятся на магнитный материал. [7] Трафаретная маска содержит тонкую отдельно стоящую мембрану из нитрида кремния, в которой сформированы отверстия. Создаваемый рисунок сначала формируется на подложке, содержащей фоторезист, с помощью электронно-лучевой литографии . Далее с подложки переносят заданный рисунок на нитридную мембрану (трафаретную маску) с помощью процесса плазменного травления . Создание достаточного количества подложек означает сохранение однородности размеров отверстий, которые передаются на маску в процессе изготовления (травление). Достижению и поддержанию однородности размеров маски способствуют многие факторы, такие как: давление, температура, энергия (величина напряжения) и мощность, используемая при травлении. Чтобы правильно оптимизировать процесс травления однородных рисунков при этих параметрах, подложку можно использовать в качестве шаблона для изготовления трафаретных масок из нитрида кремния с помощью процесса ионной бесконтактной литографии. Затем трафаретную маску можно использовать в качестве прототипа для создания шаблонов.
Направленная самосборка блок-сополимерных пленок
[ редактировать ]В 2014 году Рикардо Руис из Hitachi Global Storage Technologies в брифинге к предстоящей конференции пишет, что «наиболее многообещающее решение проблемы литографии можно найти в направленной самосборке пленок из блок-сополимеров, которая в последнее время стала жизнеспособным методом достижения Литография суб20 нм как раз вовремя для технологии BPM». [8] [9]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Битовый носитель для жестких дисков высокой плотности» . Toshiba.co.jp . nd Архивировано из оригинала 9 ноября 2016 года . Проверено 17 сентября 2014 г.
Носители с битовым рисунком (BPM) — это тип носителя магнитной записи, в котором магнитный слой уменьшен до размера одного бита (одна магнитная точка и пространство).
- ^ «Изменят ли битовые диски Toshiba ситуацию с жесткими дисками?» . Журнал ПК. 19 августа 2010 года . Проверено 21 августа 2010 г.
- ^ Веллер, Дитер; Мосендз, Александр; и др. (июль 2013 г.). «Носитель L1 0 FePtX-Y для магнитной записи с подогревом: Носитель L1 0 FePtX-Y для магнитной записи с подогревом» . Физический статус Солиди А. 210 (7): 1245–1260. дои : 10.1002/pssa.201329106 .
- ^ Росс, Калифорния (август 2001 г.). «Магнитные носители записи с рисунком». Ежегодный обзор исследований материалов . 31 (1): 203–235. дои : 10.1146/annurev.matsci.31.1.203 .
- ^ Гриффитс, Рис (25 ноября 2013 г.). «Направленная самосборка блок-сополимеров для использования в изготовлении носителей с битовым рисунком» . Журнал физики D: Прикладная физика . 46 (50): 503001. doi : 10.1088/0022-3727/46/50/503001 .
- ^ Шахсавари; и др. (2014). Повторяющееся биение при записи носителя с битовой структурой . Конференция ASME 2014 по системам хранения и обработки информации. стр. В001Т03А001. дои : 10.1115/ISPS2014-6946 . ISBN 978-0-7918-4579-0 . S2CID 13817067 .
( архивировано 11 октября 2020 г.) - ^ Вулф, Джон К.; Пендхаркар, Сандип В.; и др. (ноябрь 1996 г.). «Процесс бесконтактной ионно-лучевой литографии для наноструктур высокой плотности». Журнал вакуумной науки и технологий B: Микроэлектроника и нанометровые структуры . 14 (6): 3896. дои : 10.1116/1.588689 .
- ^ «Изготовление носителей с магнитным рисунком битов с использованием сборки, направленной на блок-сополимер» . 2014 . Проверено 17 сентября 2014 г.
Наиболее многообещающее решение проблемы литографии можно найти в направленной самосборке пленок блок-сополимеров, которая недавно стала жизнеспособным методом достижения литографии с разрешением менее 20 нм во времени для технологии BPM.
- ^ Росс, Калифорния; Ченг, JY (сентябрь 2008 г.). «Магнитные носители с рисунком, изготовленные методом самособранной блок-сополимерной литографии». Вестник МРС . 33 (9): 838–845. дои : 10.1557/mrs2008.179 .
