Ny harddisk skrivehoved analytisk teknologi kan øge harddiskens kapacitet

Brug af synkrotronstråling på SPring-8 - en storskala synkrotronstrålingsfacilitet - Tohoku University, Toshiba Corporation, og Japan Synchrotron Radiation Research Institute (JASRI) har med succes afbildet magnetiseringsdynamikken i et harddisk-skrivehoved (HDD) for første gang, med en præcision på en ti-milliarder af et sekund. Metoden muliggør præcis analyse af skrivehovedoperationer, accelerere udviklingen af ​​næste generations skrivehoveder og yderligere øge HDD-kapaciteten. Detaljer om forskningen blev offentliggjort i Journal of Applied Physics den 6. oktober og præsenteret på den 44. årlige konference om magnetik i Japan, den 14. december.

International Data Corporation forudsiger en femdobling i mængden af ​​data genereret på verdensplan i de syv år mellem 2018 og 2025. HDD'er fungerer fortsat som de primære datalagringsenheder i brug, og i 2020 forventes den årlige samlede kapacitet af afsendte HDD'er at overstige en zettabyte (10 ²¹ bytes), med en omsætning på 20 milliarder dollars. Sikring af yderligere stigninger i HDD-kapacitet og højere dataoverførselshastigheder med logiske skrivehovederdesigner kræver en udtømmende og nøjagtig forståelse af skrivehovedoperationer.

Der er, imidlertid, høje barrierer for at opnå dette:nuværende skrivehoveder har en meget fin struktur, med dimensioner på mindre end 100 nanometer. Magnetiseringsvending sker på mindre end et nanosekund, gør eksperimentelle observationer af skrivehovedets dynamik vanskelige. I stedet, skrivehovedanalysen er blevet udført ved simuleringer af magnetiseringsdynamik, eller gøres indirekte ved at evaluere skriveydelsen på det magnetiske optagemedie. Begge tilgange har deres ulemper, og der er en klar efterspørgsel efter en ny metode, der er i stand til præcist at fange dynamikken i et skrivehoved. Tohoku Universitet, Toshiba, og JASRI brugte det scannende bløde røntgenmagnetiske cirkulære dichroism-mikroskop installeret på BL25SU-strålelinjen ved SPring-8 til at udvikle en ny analyseteknologi til HDD-skrivehoveder.

Den nye teknologi realiserer tidsopløste målinger gennem synkroniseret tidsstyring, hvor et skrivehoved betjenes med et interval på en tiendedel af cyklussen af ​​de periodiske røntgenimpulser genereret fra SPring-8 lagerringen. Samtidigt, fokuserede røntgenstråler scanner den mediumvendte overflade af et skrivehoved, og magnetisk cirkulær dikroisme afbilder tidsmæssige ændringer i magnetiseringen. Dette opnår tidsmæssig opløsning på 50 picosekunder og rumlig opløsning på 100 nanometer, muliggør analyser af de fine strukturer og hurtig skrivehoveddrift.

Denne metode har potentialet til at opnå endnu højere opløsninger ved at forbedre fokuseringsoptikken for røntgenstrålerne. Udviklingsteamet brugte den nye teknologi til at opnå tidsudviklingen af ​​magnetiseringsbillederne under vending af skrivehovedet. Billeddannelsen afslørede, at magnetiseringsvending af hovedpolen er afsluttet inden for et nanosekund, og at rumlige mønstre fra magnetisering optræder i skjoldområdet som reaktion på hovedpolvendingen. Ingen tidligere forskning i skrivehovedoperationer har opnået så høje rumlige og tidsmæssige opløsninger, og brugen af ​​denne tilgang forventes at understøtte højpræcisionsanalyser af skrivehovedoperationer, bidrager til udviklingen af ​​næste generations skrivehoveder og de yderligere forbedringer i HDD-ydeevnen.

Toshiba udvikler i øjeblikket energiassisterede magnetiske optagelsesteknologier til næste generations HDD og sigter mod at anvende den udviklede analysemetode og den opnåede viden om skrivehovedoperationer til udviklingen af ​​et skrivehoved til energiassisteret magnetisk optagelse.