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硬盘新技术:将容量提升至10TB/平方英寸

目前硬盘中所使用的垂直记录技术的存储密度极限大约是每平方英寸数百GB左右,为了进一步增加硬盘的存储密度,科学家们想到了全息记录技术,分子聚合物存 储技术,不过目前这些技术的研究都还没有成熟到可以公开演示的阶段。而在本周发行的《自然光子学》杂志上,有研究者描述了一种融合两种硬盘写入方式的优点 来存储数据的方法,这种方法据称目前可以将硬盘的容量提升到每平方英寸1TB左右,将来其密度还有可能提升到10TB左右。

  这两种写入方式均可解决写入数据时不会影响到周围存储单元的技术。当硬盘上的存储单元彼此距离极小时,便会产生所谓的超顺磁性现象(superparamagnetism),硬盘读写头在向这些存储单元中写入数据时产生的热量会导致该存储单元周围的存储单元中的数据损坏。而随着硬盘存储密度的提升,要想避免超顺磁现象出现的难度也越来越大。

  两种新写入方式中的一种名为“热辅助磁记录技术”(Thermally-Assisted Magnetic Recording:TAR),这种技术通过加热 存储单元来写入数据,写入动作完成之后会立即冷却存储表面。在TAR中所使用的加热量,磁存储介质和存储单元的排列方式能够避免出现超顺

  另外一种写入方式则名为“位式记录技术”(bit-patterned recording:BPR),这种技术将记录介质表面进行光刻处理,将各个存储单元刻制为独立的磁岛(magnetic island),这样写入数据的时候就不会因为超顺磁性现象而对周围的存储单元造成影响。

  不过当我们单独使用这两种方法之一时,数据的存储密度并不会有太大的提升,最多提升到200-300GB每平方英寸左右。其中TAR技术受到磁存储介质最小尺寸方面的限制,而BPR技术则受到读写磁头的尺寸必须保证与磁岛一致的限制。

  当我们将两种方法结合在一起使用后,两种方法的缺点则可以被克服,BPR的磁岛技术可以解决TAR磁存储介质最小尺寸方面的限制问题,而TAR技术则可以解决BPR技术对读写头尺寸要求过高的问题,这样便可以带来存储密度的极大提升。

  采用这两种技术的实际设备中,人们使用镭射光经波导装置( waveguide)照射等离子天线( plasmonic antenna),并由后者来完成写入操作。当镭射光照射到天线上时,其能量被转换为电势能。天线采用“E"字形状结构,E字中靠外侧的两个横杆为地电位,而中间的那条横杆则采用与避雷针类似的原理,将天线的表面电势导入到尺寸极小的存储介质单元上。

  这种E字形天线的中间横杆尺寸仅20-25nm左右,三条横杆之间的彼此距离是24nm左右,研究者们发现,采用这种结构的天线,人们可以在不影响存储单元周围其它单元的条件下读写直径尺寸为15nm的存储单元。而经过波导和天线传输的信号效率则为40%,同时写入错误率也较低,写入速度则可达250MB/s。采用这种技术,研究人员可以制造出每平方英寸面积存储容量1TB的存储介质,理论上说,采用这种技术所能达到的极限存储密度可达10TB/平方英寸。

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