3.4 Технічне використання гмо

Рис. 3. Схема строения GMR-головки жесткого диска

http://science.compulenta.ru/717004/

Жёсткие диски: до предела плотности записи ещё далеко

25 октября 2012 года, 20:13 | Текст: Александр Березин | Послушать эту новость

Учёные из Института хранения данных при сингапурском Агентстве по науке, технологиям и исследованиям (A*STAR) провели моделирование работы жёстких дисков существующих типов при бóльших плотностях записи. Выяснилось, что запись информации на одиночном намагниченном микрозерне винчестера (вместо группы микрозёрен) не только не ухудшит надёжность хранения информации, но даже повысит её, при этом, понятно, резко увеличив объём винчестера.

Полвека винчестеры остаются основой хранения информации в компьютерной индустрии. На сколько ещё их хватит? (Фото Reed Kaestner / Corbis.)

Исследователи во главе с Мелиссой Чуа (Melissa Chua) задались целью продемонстрировать пределы возможностей жёстких дисков, создаваемых по современным технологиям. Сегодня намагниченная поверхность, служащая для хранения информации в жёстких дисках, состоит из множества соседствующих нанометровых зёрен. Так повелось с самого начала производства винчестеров. Со временем плотность записи росла, и сейчас область, соответствующая минимальной единице записи, по размерам соответствует всего нескольким зёрнам, а не миллионам, как когда-то. Г-жа Чуа и коллеги использовали в работе как аналитическую модель записи и считывания информации с такого носителя, так и статистическую. Обычно эти подходы не применяются вместе. Аналитический метод менее трудоёмок, поскольку работает с упрощённым описанием магнитных полей в нанозёрнах в целом, предполагая однородность их реакции. Точно так же он обходится и со считывающей головкой винчестера. Статистическая же модель симулирует взаимодействие магнитного поля с каждым нанозерном в отдельности. Сравнив результаты обеих моделей для плотности записи, превышающей нынешнюю десятикратно, исследователи обнаружили, что уже при существующем оборудовании даже с увеличением ёмкости до 150 гигабит на квадратный миллиметр надёжность записи и считывания не только не снизится, но даже, согласно расчётам, возрастёт.  Столь неожиданный, казалось бы, эффект связан с тем, что при малом количестве зёрен в намагниченной области однородность характера их взаимодействия с магнитным полем нарушается с более высокой вероятностью, чем у единичного нанозерна, что может привести к сбоям. В то же время при записи и считывании с единичного нанозерна его свойства изменяются с меньшей вероятностью, чем у небольшой группы таких зёрен, каждое из которых по отдельности может повлиять на надёжность работы и тем снизить показатели всего минимального блока записи. Отчёт об исследовании опубликован в журнале IEEE Transactions on Magnetics. Подготовлено по материалам A*STAR Research.

Компания Toshiba представила новый 2,5-дюймовый жесткий диск с рекордной плотностью записи

09 апреля 2002 года, 17:41 | Текст: Олег Нечай

Компания Toshiba представила супертонкий 2,5-дюймовый 60-Гб жесткий диск, в котором, по утверждению представителей компании, реализована самая высокая плотность записи данных для дисков этого форм-фактора. Плотность записи на новом жестком диске достигает 48,8 гигабит на квадратный дюйм, при этом емкость одной пластины диска составляет 30 Гб.

Картинка к новости 'Компания Toshiba представила новый 2,5-дюймовый жесткий диск с рекордной плотностью записи'

Новый 60-Гб жесткий диск MK6021GAS имеет толщину 9,5 мм, что намного меньше любого жесткого диска аналогичной емкости. Габаритные размеры нового диска - 70 х 100 х 9,5 мм. По мнению представителей компании Toshiba, новый диск по своим размерам и объему прекрасно подходит для использования в портативных компьютерах, компактных серверах, цифровых видеомагнитофонах и другом цифровом оборудовании.

В диске MK6021GAS применяется улучшенная технология обработки сигнала и доработанный серво-привод. Уровень шума диска составляет 24 дБ, а в режиме поиска - 31 дБ. Скорость вращения нового диска - 4200 оборотов в минуту. Среднее заявленное время поиска - 12 мс, объем буфера - 2 Мб. Диск оснащен интерфейсом ATA-5 и поддерживает режим передачи данных UltraDMA/100. Вес новинки - 99 г.

МRAМ (магніторезистивна пам'ять з випадковою вибіркою) на основі ГМО

На основі ГМО створена магніторезистивна пам'ять, здатна за сприятливих умов замінити інші види пам'яті, включаючи і швидку SRAM (статистична оперативна пам'ять з довільним доступом, енергозалежна). Вона має малий час доступу (порядку одиниць - десятка наносекунд) і є енергонезалежною, тобто зберігається при відсутності електроживлення (на відміну від існуючих реалізацій оперативної пам'яті персональних ЕОМ). Для спеціальних застосувань важливим чинником є те, що вона радіаційно-стійка.

Розглянемо принцип дії перших МRAМ на основі ефектів ГМО. Конструкція елементу пам'яті на основі псевдо-спінового вентиля (РSV) показана на рис.17.

Рис.17. Елемент пам'яті РSV МRAМ на основі ефекту ГМО

Є два магнітних шари з матеріалів з різними властивостями, підібраними таким чином, що один шарів перемикається при меншій напруженості магнітного поля, інший - при більшій. Можна використовувати один і той же матеріал, але шари виготовити різної товщини. В цьому випадку тонша плівка перемкнеться при меншій напруженості поля («м'який» шар), товща - при більшій напруженості («жорсткий шар). «М'який» шар використовують для зчитування інформації, «жорсткий» - для її запису і зберігання. «М'який» шар може бути багато разів перемагнічений без зміни стану «жорсткого» шару.

Запис інформації проводиться пропусканням струму одночасно по двох лініях; лінії даних (sense line) і лінії запису/зчитування (word line), на перетині яких і знаходиться даний осередок (рис.18). Значенню «0» («1») відповідає напрям намагніченості «жорсткого» шару по (проти) осі х. Лінія запису/зчитування електроізольована від лінії даних.

В процесі зчитування струм змінної полярності пропускається по лінії запису/зчитування. Створюване ним магнітне поле недостатньо сильне для того, щоб перемагнітити нижній шар, проте достатне для перемагнічування верхнього феромагнітного шару. Тому при пропусканні струму паралельна орієнтація намагніченостей змінюється антипаралельною і так далі Якщо пропускати по лінії даних постійний струм, то унаслідок модуляції опору елементу, що знаходиться на перетині двох ліній (рис.18), напруга лінії даних також буде промодульованою, але з меншою глибиною, оскільки змінюється опір тільки одного елементу в лінії. Стан саме цього елементу і визначається в процесі зчитування. Оскільки напругу на всіх лініях даних можна вимірювати одночасно, то відбувається одночасне зчитування всіх елементів, розташованих уздовж лінії запису/зчитування. На рис.1 9 в одному масштабі часу зображені залежності струму лінії запису/зчитування, опори елементу, напруга лінії даних і його похідної для випадків, коли в осередку записаний «0» (а) і «1» (б).

Для зчитування достатньо проходження декількох імпульсів, його характерний час складає величину порядка 50 нс. Час запису -порядка 100 нс і може бути зменшено.

Елемент пам'яті має розміри 200 нм, нижній магнітний шар товщину 5,5нм, верхній магнітний, - 2,5 нм, середній (мідний), - 3 нм.

Ріс.19. Діаграма роботи Р8у МКЛМ при прочитуванні «0» (а) і «1» (б)

Крім того, проведені випробування показали, що МКЛМ витримує практично необмежене число циклів запису і прочитування, тобто процес старіння практично відсутній.

Питання і завдання до розділу

1. Опір двошарової структури що складається з феромагнітного і немагнітного шарів для двох каналів спинів

2. Повний опір для антиферомагнітного (антипаралельного) впорядкування

3. Повний опір для феромагнітного впорядкування шарів

4. Схематичне зображення електронного транспорту в багатошаровій структурі при паралельній і антипаралельній намагніченості шарів

5. Співвідношенням за яким визначається магнітоопір в рамках резистивної моделі ГМО

6. Параметр асиметрії спіну

7. Оцінити ГМО в плівкових системах Со/Cu і Fе/Cr в рамках резистивної моделі ГМО

8. Схематичне зображення залежності опору і намагніченості багатошарових негомогенних магнітоупорядоченних середовищ

9. Пояснити, що таке CIP-геометрія

10. Пояснити, що таке СРР-геометрія