|
Назад к оглавлению |
Закон одного из основателей корпорации Intel Гордона Мура гласит: "плотность транзисторов в интегральных микросхемах удваивается каждый год". На наш взгляд, аналогичная тенденция прослеживается и в технологии изготовления жестких дисков - ежегодно происходит удвоение максимально возможной емкости накопителей. За последнее десятилетие произошло увеличение емкости накопителей на жестких дисках в 210 - примерно в 1000 раз. В то же время ширина и длина алюминиевого корпуса, т.н. шасси жесткого диска, остались прежними. Изменения в основном коснулись магнитного материала пластин и конструкции головок считывания/записи информации, т.е. увеличение емкости жесткого диска напрямую связано с увеличением плотности записи. Можно конечно пойти по второму, более легкому пути - увеличить количество пластин в камере жесткого диска, но это приведет к увеличению числа головок считывания/записи, и как результат, к росту габаритных размеров и массы накопителя. Таким образом, второй путь, начиная с определенного этапа, становится тупиковым в развитии накопителей на жестких дисках, и единственно возможным направлением развития НЖМД является увеличение плотности записи информации на пластину жесткого диска, по которому и идут все производители.
Уже на сегодняшний день в современных накопителях поверхностная плотность записи составляет 65-70 Гбит/кв. дюйм, а в лабораторных условиях на опытных образцах НЖМД получена величина 130 Гбит/кв.дюйм.
Жесткий диск, пожалуй, самый сложный элемент компьютера, так как является электронно-механическим изделием, работающим при больших физических нагрузках. Для достижения высокой плотности записи необходимо совершенствовать характеристики всех составляющих накопителя. Каждое десятилетие появлялась новая веха в технологиях, которая приводила к очередному витку в развитии накопителей на жестких дисках:
В 1970-х гг. использовалась ферритовая головка и гранулярный оксидный носитель с коэрцитивной силой Нс = 28кА/м, расстояние между головкой и носителем было 430 нм.
В 1980-х гг. использовалась тонкопленочная головка и металлизированный носитель (Нс = 56кА/м), расстояние между головкой и носителем было 200 нм.
С 1990 г. использовалась комбинированная головка записи/считывания (магниторезистивная для считывания, индуктивная для записи) и напыленный носитель (Нс = 120кА/м), расстояние между головкой и носителем было 100 нм.
С 2000г. используется GMR-головка записи/чтения и напыленный носитель со слоем Co-Ru-Co (Нс = 200кА/м), расстояние между головкой и носителем лежит в пределах 40 нм.
Принцип магнитной записи электрических сигналов на движущийся магнитный носитель основан на явлении остаточного намагничивания магнитных материалов. Запись и хранение информации на магнитном носителе производится путем преобразования электрических сигналов в соответствующие им изменения магнитного поля, воздействия его на магнитный носитель и сохранения следов этих воздействий в магнитном материале длительное время, благодаря явлению остаточного магнетизма. Воспроизведение электрических сигналов производится путем обратного преобразования [1].
Система магнитной записи состоит из носителя записи и взаимодействующих с ним магнитных головок (рис.2).
При цифровой магнитной записи в магнитную головку поступает ток, при котором поле записи через определенные промежутки времени изменяет свое направление на противоположное. В результате под действием поля рассеяния магнитной головки происходят намагничивание или перемагничивание отдельных участков движущегося магнитного носителя.
При периодическом изменении направления поля записи в рабочем слое носителя возникает цепочка участков с противоположным направлением намагниченности, которые соприкасаются друг с другом одноименными полюсами. Рассмотренный вид записи, когда участки рабочего слоя носителя перемагничиваются вдоль его движения, называется продольной записью (рис.3).
Чередующиеся участки с различным направлением намагниченности, возникшие в магнитном покрытии, являются магнитными доменами (битовыми ячейками). Чем меньше размер ячейки, тем выше плотность записи информации. Однако с уменьшением размера ячейки возрастает взаимное влияние их размагничивающих полей (см. рисунок), направленных в сторону, противоположную намагниченности в ячейках, что при уменьшении битовой ячейки ниже критического значения приводит к самопроизвольному размагничиванию.
Для магнитной записи используются носители в виде магнитных пластин (дисков). Пластины изготавливаются процессом напыления множественных металлических пленок и защитного слоя покрытия на очень плоскую, бездефектную стеклянную или алюминиевую подложку. Информация размещается в виде концентрических окружностей, называемых дорожками (рис.4). В современных НЖМД плотность дорожек достигает значений 4,3*104 дорожек на один сантиметр радиуса пластины.
