Объемные перспективы

16

Производители компьютерных компонентов все плотнее упаковывают данные, хранящиеся на жестких дисках. В будущем винчестеры будут оснащаться лазером и снабжаться запасом смазки.

Вполне вероятно, что, когда этот номер журнала попадет к вам, на рынке уже появятся 3,5-дюймо­вые жесткие диски объемом 1 Тбайт. И это только начало интенсивного роста емкости десктоп-винчестеров. По всей видимости, в ближайшем будущем емкость жестких дисков будет удваиваться раз в два года. Ноутбуки, которые сегодня оснащаются 160-гига­байтными HDD, будут иметь «на борту» 320 Гбайт. Но если производи­тели не придумают ничего нового, у них возникнут проблемы уже в 2010 году. Настанет момент, когда ста­нет просто невозможно уменьшать биты, чтобы увеличивать их количест­во на диске. В итоге эффект парамаг­нетизма сделает сохранение данных похожим на игру в рулетку.

Если биты станут слишком маленькими, они будут спонтанно терять ориентацию — и даже при небольших колебаниях температуры станет невозможно счи­тывать информацию, сохраненную в виде единиц и нулей.

Первый шаг к смене концепции сде­лан — это перпендикулярная запись, уже реализованная в последних моде­лях, появляющихся на рынке. Перпендикулярное направлению вра­щения расположение битов позволило снизить риск спонтанного перемагничивания за счет эффекта парамагнетиз­ма. Кроме этой технологии, производи­тели внедряют улучшенные алгоритмы считывания данных, поскольку у маленьких битов есть и другой недоста­ток — они создают более слабые маг­нитные поля. Тем не менее в перспек­тиве это начинание способно на многое. Доктор Дитер Веллер, ведущий инже­нер компании Seagate Recording Media Center, расположенной в Силиконовой долине, рассчитывает при помощи новой технологии достичь плотности информации в 500 Гбит на квадратный дюйм. Но для этого производителям жестких дисков необходимо будет при­менить и другие инновации, которые уже тестируются в исследовательских лабораториях компаний.

По горячим следам

Для более плотной упаковки данных на диске потребуются, прежде всего, новые материалы, а также абсолютно новые способы работы с ними — например, железо-платиновое легирование (FePt) со строго определенной химической структурой.

Твердый материал необхо­дим для того, чтобы предотвратить перемагничивание крошечных магни­тов. Однако при этом необходимо, чтобы пишущая головка создавала достаточно сильное магнитное поле, способное записать данные на FePt.

В компании Seagate для решения этой проблемы была предложена техноло­гия HARM (Heat Assisted Magnetic Recording, тепловая магнитная запись). Несмотря на то, что и в будущем данные предполагается записывать на враща­ющиеся диски, в систему, по представ­лениям разработчиков, должен быть добавлен еще и лазер. Его задача заклю­чается в том, чтобы краткосрочно побитно разогревать металл. В таком смягченном слое намного проще ори­ентировать биты и, кроме того, после остывания они будут стабильнее.

Комбинация магнитной головки и лазера — изобретение не новое. Такая методика уже довольно давно приме­няется в магнитно-оптических дисках (МО). Однако в новом жестком диске эти компоненты будут работать несколько иначе. «В HAMR магнит­ная головка и лазер представляют собой единое целое», — говорит Дитер Веллер. Вблизи пишущей голо­вки лазер создает горячую точку, внутри которой под температурой работает магнитное поле.

Устройства МО работают с двумя раздельными головками.

Также в них перед записью требуется производить специальный процесс очистки, кото­рый форматирует носитель. Для того чтобы оба процесса выполнялись одновременно, МО-устройства недо­статочно быстры. В них лазер и маг­нитная головка работают по разные стороны диска, а в HAMR они распо­ложены на одной стороне.

С увеличением скорости инженерам удалось уменьшить катушку на маг­нитной головке: ее размер достиг 100 нанометров и, таким образом, она стала в пять раз меньше, чем катушки на МО-дисках. Диапазон ее переме­щения имеет тот же порядок, что и перемещение лазерного луча.

Опытные образцы HAMR уже функ­ционируют в лаборатории Seagate в Питтсбурге. Однако они мало чем похожи на обычные жесткие диски. Эти устройства уже достигают боль­шей, чем у современных жестких дис­ков, плотности данных, однако пока что не встраиваются в стандартные корпусы и вращаются на так называе­мых спин-стендах.

Необходимое соединение железа и пла­тины получить довольно сложно, особен­но с учетом того, что поверхность должна быть разделена на очень маленькие облас­ти. На диске необходимо выделить место под каждый бит информации. Сегодня один бит располагается приблизительно на ста крупицах поверхности. Чем меньше будет становиться структура, тем важнее будет соблюдать точность. У FePt-дисков ячейку могут составлять не более 50 крупиц. Для того чтобы обеспечить плотность информации в терабиты на квадратный дюйм, частицы должны иметь одинако­вый размер — около пяти нанометров. По всей видимости, здесь можно было бы использовать технику, применяемую для создания микросхем, однако Дитер Веллер отдает предпочтение самоорганизации — химическому процессу, при котором необ­ходимый размер частиц достигается авто­матически. «Теоретически в этом случае возможно достигнуть плотности данных в 40–50 Тбит на квадратный дюйм», — гово­рит Веллер. Это позволит создавать жест­кие диски, вмещающие приблизительно 150 Тбайт информации. Однако пройдут десятилетия, прежде чем технологию удас­тся внедрить.

25 Тбайт к 2016 году

Прогнозы менеджера канала продаж Hitachi Global Storage Technology в регионе ЕМЕА Николя Фрапара охва­тывают менее продолжительный пери­од. Зато они более конкретны. По его словам, в ближайшие 10 лет вполне реально 50-кратное увеличение вмес­тительности дисков форм-фактора 3,5 дюйма.

Таким образом, к 2016 году следует ожидать появления десктоп-моделей емкостью 25 Тбайт.

В качестве ресурса для такого роста Фрапар называет три технологии: уже упомянутые перпендикулярную запись и HAMR, а также технологию структурирования магнитного носителя, суть которой заключается в следующем: пластина предвари­тельно форматируется, разбива­ется на «капсулированные», изолированные от окружения зерна. В результате для записи одного бита будет достаточно одного зерна. Конечно, вокруг этого зерна потребуется оставлять больше пространства, но в целом плотность записи все равно увеличится.

Такое решение уже технически опро­бовано, его действенность доказана. Дело в том, что эта технология несколь­ко лет назад рассматривалась как спо­соб продления жизни устройств с про­дольной записью. Но ее решено было отложить — на горизонте появилась перпендикулярная запись.

Расчеты подтверждают и экономичес­кую целесообразность внедрения, так что новая технология не останется сугу­бо лабораторным экспериментом. Появления на рынке структурированных носителей информации следует ожидать уже через несколько лет.

Саморемонтирующиеся диски

Намагничивание все более мелких точек требует уменьшения расстояния от головки до поверхности. Сегодня оно составляет 5 нм (1 см = 10″ нм), вскоре должно сократиться до 2–3 нм, а при использовании особых защит­ных покрытий — до 1 нм. Одновременно с этим вращение диска ускорится до 15 000 об./мин.

Для защиты магнитного слоя Fujitsu раз­работала специальный слой, похожий по свойствам на тефлон. В Seagate же плани­руют для антикоррозийной защиты использовать газы, такие как гелий. Кроме того, американцы запатентовали техноло­гию , которая предполагает наличие в жес­тком диске резервуара со смазкой, состо­ящей из углеродных нанотрубок. Если поверхность такого диска получит повреж­дение, например за счет касания головки или чрезмерного перегрева, она самосто­ятельно восстановится при помощи час­тичек, содержащихся в резервуаре.

Специфические требования

Прочность дисков особенно важна в мобильных устройствах. Seagate планирует вскоре выпустить 1,8-дюй­мовый HDD на 120 Гбайт для iPod Video.

Вообще, требования, предъ­являемые к «некомпьютерным» вин­честерам, сильно зависят от назна­чения. Например, диски Hitachi CinemaStar для цифровых видеорекор­деров отличаются низким шумом и энергопотреблением, а также высо­кой скоростью обмена данными. Но отсутствие ошибок записи для видео­рекордеров не так важно: один-два «битых» пикселя в кадре просто не заметны. Диски EnduraStar произво­дитель называет «экстремальными». Они предназначены для автомобиль­ной электроники и GPS-навигаторов, работают при температуре от -20 до +85°С и обладают повышенной устойчивостью к тряске.

По надежности главный конкурент HDD — твердотельная память без вращающихся элементов. Но наме­тился и третий вариант: IBM, HP и Seagate работают над технологиями, в которых поле считывает данные с вибрирующей пластины при помо­щи очень большого количества голо­вок чтения/записи. Правда, пока сложно сказать, когда эти техноло­гии будут реализованы.

ПОДЕЛИТЬСЯ


Предыдущая статьяСнег и солнце: 10 советов по съемке и обработке
Следующая статьяФотопечать на обычной бумаге
КОММЕНТАРИИ



Загрузка...