Перпендикулярная технология жестких дисков, которая начала появляться в прошлом году, в настоящее время позволяет производителям повышать плотность данных на диске примерно на 50% в год.
Такой темп может продержатся еще 4-5 лет.
Чтобы прогресс на замедлился, где-то в 2011 году на рынок должны выйти диски, изготавливаемые по новой технологии. Однако конкуренты расходятся во мнениях о том, как и когда идеи по дальнейшей модернизации дисков могут превратиться в реальность.
Крупнейший в мире производитель жестких дисков Seagate Technologies планирует освоить концепцию «магнитной записи с подогревом». Она предполагает нагревание микроучастков дисковой пластины в процессе записи.
Второй по величине производитель, Hitachi Global Storage Technologies, предпочитает начать с так называемых «структурированных носителей». При этом методе ячейки, в которых хранятся данные — сейчас они располагаются последовательно на бесконечной пленке — изолируются друг от друга.
Время не терпит: пять лет — от концепции до готовых продуктов — это не много. К тому же производители флэш-памяти уверяют, что в ближайшие годы их чипы начнут вытеснять диски из ноутбуков. Производители дисков насмехаются над этим, но соглашаются, что для защиты своей территории им потребуются технологические изменения. «Чтобы опережать флэш-технологию, нужно поддерживать как минимум 40%-е темпы увеличения плотности, и нам это удается», — говорит главный технолог Seagate Марк Крайдер.
Со временем производители соединят подогрев со структурированным носителем и создадут диски, вмещающие от 50 до 100 Тбит данных на квадратный дюйм. Это в 280-560 раз плотнее, чем на дисках с плотностью записи 178,8 Гбит/кв. дюйм, которые в этом году планирует выпустить Toshiba. (Квадратный дюйм материала с плотностью записи в 100 Тбит может вместить столько данных, сколько их содержится в книгах, нагруженных в 12500 пикапов)
Seagate, Hitachi и другие производители экспериментируют с обеими технологиями. И все же следующий шаг пока не определен.
Температура — враг жесткого диска. Данные на нем хранятся в микроскопических ячейках, состоящих из 50-100 кобальто-платиновых зерен, которые для записи логической «1» или логического «0» намагничиваются в определенном направлении. Много лет уменьшая размеры этих зерен, инженеры, довели их примерно до 8 нм. Дальнейшее уплотнение приведет к тому, что при комнатной температуре в результате «суперпарамагнитного эффекта», открытого в середине 1990-ых в Карнеги-Меллонском университете, зерна начнут «перевертываться», искажая данные. А дальнейшее сокращение числа зерен в ячейке приведет к повышению уровня шума и уменьшению надежности.
Производители выиграли время, перейдя на «перпендикулярные диски», на которых ячейки располагаются вертикально. Но это не решает проблемы невозможности дальнейшего повышения плотности. Одно или другое
В лагере «подогрева» хотят заменить материал ячеек. Место кобалтьо-платиновых займут железо-иридиевые ячейки, которые не меняют направление магнитного поля при комнатной температуре. Для записи и стирания данных отдельные ячейки придется нагревать лазером. Но это не должно сильно повлиять на стоимость устройства. Важнее то, что ячейки можно будет наносить на пластину посредством пленки, как это делается сегодня.
Однако замена материала редко проходит безболезненно; так, переход с алюминия на медь в полупроводниках поставил производителей в трудное положение. Для технологии с подогревом инженерам придется искать совершенные способы фокусировки луча и концентрации энергии лазера. Нужны очень мелкие оптические точки и очень резкие перепады температуры.
Приверженцы структурированного носителя хотят, напротив, сохранить зерна такими, какие они есть. Но их число в каждой ячейке уменьшается с сотни до одной, а чтобы уменьшить взаимное влияние и риск искажения данных ячейки изолируются друг от друга. На первых структурированных носителях зерна будут крупнее, чем на сегодняшних дисках, но ячейки в целом — компактнее. Это позволит увеличить плотность в сто раз. Конечно, все остальное тоже придется уменьшить, и на это потребуется время. Зато исключается проблема перемагничивания при комнатной температуре.
Структуру можно создавать методом электронной литографии. Затем он переносится на матрицу, которая применяется для штамповки пластин жесткого диска методом импринт-литографии. Внедрить то и другое в массовое производство будет нелегко. Возможно, что жесткие диски со структурированным носителем станут первым широким приложением обеих технологий.
При электронной литографии рисунок наносится электронным лучом. Этот метод был изобретен много лет назад для замены традиционной литографии в производстве микросхем, но так и не был внедрен. Импринт-литография, при которой рисунок наносится печатным способом, изобретена в последние годы.
Но любая литография —технология дорогостоящая, особенно по сравнению с используемым сегодня процессом нанесения пленки, когда не надо «персонализировать» каждую ячейку.
Оба лагеря опубликовали статьи и результаты лабораторных испытаний, но ни один еще не приблизился к производственным образцам. Hitachi, например, создала прототипы отдельных компонентов, но не структурированный носитель целиком. Окончательное решение будет зависеть от того, какую технологию окажется легче довести до массового производства. В этом году, по данным Disk/Trend, с производственных линий сошли около 450-460 млн жестких дисков.
«Нужна не просто лабораторная демонстрация, нужно придумать, как обеспечить производство сотен миллионов устройств, — комментирует президент Disk/Trend Джим Портер. — И то нано-, и это нано-. Хорошо хоть, что работа идет сразу в двух этих направлениях, а может быть и больше».
Кто бы ни выдвинулся вперед, до финиша еще далеко. Производители жестких дисков пробуют и новые материалы, которые позволяют получить зерна размером менее 8 нм, хотя имеющиеся пока кандидаты подвержены коррозии. «Мы считаем плотность в 50-100 терабит возможной, — говорит главный технолог Seagate Марк Крайдер. — Это на три порядка больше любого фундаментального предела».
Цвет и свет как основные изобразительные средства в фотографии и изобразительном творчестве (живопись, рисунок, графика). Язык цвета и его психологическое восприятие.
