Nagrywanie dwuwarstwowe umożliwia obsługę dysków twardych o pojemności większej niż 120 TB

W Niedawny artykuł w Acta Materialia Autorzy z Seagate, NIMS i Tohoku University zademonstrowali dwuwarstwowy zapis magnetyczny wspomagany termicznie. Zespół badawczy połączył pomiary eksperymentalne i modelowanie, aby wykazać, że takie podejście do zapisu magnetycznego pozwala uzyskać gęstość powierzchniową do 4 terabajtów na cal kwadratowy. Obecne produkty firmy Seagate do zapisu magnetycznego wspomaganego termicznie umożliwiają zapis około 1,5 TB, co pozwala na wykorzystanie dysków twardych o pojemności ponad 30 TB. Jeśli rozszerzymy możliwą pojemność dysków twardych z obecnie ogłoszonych produktów HAMR do 10 dysków SSD, możliwe będzie udostępnienie dysków SSD o pojemności większej niż 120 TB.

Wykazano, że istnieje wiele innych technik umożliwiających zapisywanie informacji na wielu warstwach. Na przykład dyski optyczne z wieloma warstwami zapisu są dostępne już od jakiegoś czasu, a pamięć flash 3D zawiera komórki pamięci NAND flash na wielu warstwach (obecnie jest to około 300 warstw). Koncepcja nagrywania wielu warstw na magnetycznych nośnikach zapisu istnieje już od jakiegoś czasu, ale nigdy nie zaowocowała praktycznymi produktami. Wydaje się jednak, że zastosowanie aktywacji termicznej do zapisu HAMR w połączeniu ze specjalnymi nośnikami i głowicami umożliwiającymi zapis danych na dwóch warstwach nośnika może umożliwić wielowarstwowy zapis magnetyczny.

Plany działania w zakresie zapisu magnetycznego opracowane przez konsorcjum Advanced Storage Research Consortium (ASRC) przewidują zwiększenie gęstości miejsca na dysku twardym przy użyciu zapisu magnetycznego ze wspomaganiem (takiego jak HAMR), a także poprzez zmniejszenie rozmiaru ziaren nośników magnetycznych i przejście na technologie takie jak nośniki z wzorami bitowymi, które definiuje odrębne wyspy ośrodków magnetycznych. Na razie wielkość ziaren magnetycznych może się jedynie zmniejszać. Tworzenie wielu warstw magnetycznych nośników zapisu, w których informacje można zapisać w dwóch warstwach, otwiera kolejny sposób na zwiększenie gęstości zapisu magnetycznego.

W artykule zamieszczono poniższy rysunek przedstawiający zapis pionowy na dwóch warstwach magnetycznego nośnika zapisu.

W demonstracji wykorzystano dwuwarstwowy, ortogonalny magnetyczny nośnik zapisu z granulatem FePt-C. Dolna (dolna) warstwa nośnika magnetycznego ma wyższą temperaturę Curie (T_C, temperatura, w której materiał magnetyczny traci swój magnetyzm) z górnej warstwy. Obie warstwy oddzielone są przerywaną warstwą rutenu (Ru). Warstwa pękania Ru odgrywa rolę w ustalaniu różnych temperatur Curie.

Do ośrodka przykładany jest laser, który podgrzewa dwie warstwy magnetyczne do temperatury bliskiej T_C folii dolnej (duża moc lasera) umożliwia pisanie na tej warstwie, jak i na spodzie T_C Klasa wyższa. Późniejszy proces pisania wykonywany przy niższej mocy lasera podnosi lokalną temperaturę folii do poziomu T_C Górna warstwa, umożliwiająca zapis do tej warstwy bez zapisywania do dolnej warstwy. Umożliwia to rejestrację magnetyczną na obu warstwach FePt-C.

Tradycyjne nagrywanie ma dwa stany lub poziomy magnetyczne, górny i dolny. To dwuwarstwowe nagranie ma cztery poziomy zapisu magnetycznego. Te cztery poziomy punktacji to od góry do góry (1), od dołu do dołu (-1), od góry do dołu (0) i od dołu do góry (0). Te dodatkowe poziomy rejestrów można wykorzystać do tworzenia nagrań o większej gęstości, umożliwiając przechowywanie większej liczby bitów na dwuwarstwowym magnetycznym nośniku zapisu. Wykazano odzyskiwanie danych z zapisu trzypoziomowego, ale autorzy uznali, że możliwe może być również pełne nagranie wszystkich czterech poziomów.

Przez ostatnie 20 lat śledziłem ładowanie dysku twardego i demonstracje laboratoryjne gęstości obszaru zapisu magnetycznego, a poniższy rysunek przedstawia wykres obejmujący wersję demonstracyjną 4 TB/cal oraz produkty dostarczane w wersji 1,5 TB/cal. Prawdopodobnie upłynie kilka lat, zanim wielowarstwowy zapis ortogonalny zostanie wdrożony w produktach, ale takie podejście zapewnia poprawę gęstości zapisu magnetycznego na dysku twardym.

Firmy Seagate, NIMS i Uniwersytet Tohoku zademonstrowały dwuwarstwowy, wspomagany termicznie zapis magnetyczny, który w ciągu najbliższych kilku lat może umożliwić rozwój dysków twardych o pojemności 120 TB lub większej. Może to skutkować utrzymaniem się przez jakiś czas przewagi dysków twardych pod względem kosztu bitu w porównaniu z pamięcią flash NAND.

Chodź za mną Świergot Lub LinkedIn. spłacać Dla mnie strona internetowa.