Los medios con patrones (también conocidos como medios con patrones de bits o BPM [1] ) son una posible tecnología futura de unidades de disco duro para registrar datos en islas magnéticas (un bit por isla), a diferencia de la tecnología actual de unidades de disco duro donde se almacena cada bit. en 20-30 granos magnéticos dentro de una película magnética continua. Las islas se modelarían a partir de una película magnética precursora utilizando nanolitografía . Es una de las tecnologías propuestas para tener éxito en la grabación perpendicular debido a las mayores densidades de almacenamiento que permitiría. Toshiba introdujo BPM en 2010. [2]
Comparación con la tecnología HDD existente
En las unidades de disco duro existentes, los datos se almacenan en una fina película magnética. Esta película se deposita de manera que consta de granos aislados (débilmente acoplados por intercambio ) de material de alrededor de 8 nm de diámetro. [3] Un bit de datos consta de alrededor de 20-30 granos que están magnetizados en la misma dirección ("arriba" o "abajo", con respecto al plano del disco). Un método para aumentar la densidad de almacenamiento ha sido reducir el volumen medio de grano. Sin embargo, la barrera de energía para la conmutación térmica es proporcional al volumen de grano. Con los materiales existentes, nuevas reducciones en el volumen de grano resultarían en una pérdida de datos que se produciría espontáneamente debido al superparamagnetismo .
En medios estampados, la fina película magnética se deposita primero para que haya un fuerte acoplamiento de intercambio entre los granos. Usando nanolitografía , luego se modela en islas magnéticas. El fuerte acoplamiento de intercambio significa que la barrera energética ahora es proporcional al volumen de la isla, en lugar del volumen de granos individuales dentro de la isla. Por lo tanto, se pueden lograr aumentos de la densidad de almacenamiento modelando islas de diámetro cada vez más pequeño, mientras se mantiene la estabilidad térmica. [4] Se prevé que los medios con patrones permitan densidades de área de hasta 20-300 Tb / in 2 en contraposición al límite de 1 Tb / in 2 que existe con la tecnología HDD actual. [5]
Diferencias en las estrategias de control del cabezal de lectura / escritura
En los discos duros existentes, los bits de datos se escriben idealmente en pistas circulares concéntricas. Este proceso es diferente en la grabación de medios con patrones de bits, donde los datos deben escribirse en pistas con formas predeterminadas, que se crean mediante litografía (ver más abajo) en el disco. Las trayectorias que debe seguir el sistema de servos en la grabación de medios con patrones se caracterizan por un conjunto de "pistas de servo" que existen en el disco. La desviación de una pista de servo de una forma circular ideal se denomina "desviación repetible" (RRO). Por lo tanto, el servocontrolador en la grabación de medios con patrones de bits tiene que seguir el RRO que se desconoce en el momento del diseño y, como resultado, no se pueden aplicar las metodologías de servocontrol utilizadas para los accionamientos convencionales. La grabación de medios con patrones presenta algunos desafíos específicos en términos de diseño de servocontrol: [6]
- Se desconoce el perfil de RRO.
- El espectro de frecuencia RRO puede extenderse más allá del ancho de banda del servo sistema; por lo tanto, será amplificado por el controlador de retroalimentación.
- El espectro RRO contiene muchos armónicos de la frecuencia del husillo (por ejemplo, ∼ 200 armónicos) que deben atenuarse. Esto aumenta la carga computacional en el controlador.
- El perfil de RRO cambia de una pista a otra (es decir, varía).
Métodos de fabricación de medios estampados
Litografía por haz de iones
En la investigación preliminar, uno de los procesos investigados para la creación de prototipos fue la litografía de proximidad por haz de iones . Esto usa máscaras de estarcido para producir patrones de un material sensible a iones (resistir), que luego se transfieren a material magnético. [7] La máscara de estarcido contiene una fina membrana de nitruro de silicio independiente en la que se forman las aberturas. El patrón que se va a generar se forma primero sobre un sustrato que contiene una fotorresistencia utilizando litografía por haz de electrones . A continuación, el sustrato se utiliza para transferir el patrón dado a la membrana de nitruro (máscara de plantilla) mediante el proceso de grabado con plasma . Crear suficientes sustratos es mantener la uniformidad de tamaño de las aberturas que se transfiere a la máscara durante el proceso de fabricación (grabado). Muchos factores contribuyen al logro y mantenimiento de la uniformidad del tamaño en la máscara, tales como: presión, temperatura, energía (cantidad de voltaje) y potencia utilizada al grabar. Para optimizar el proceso de grabado de patrones uniformes correctamente bajo estos parámetros, el sustrato se puede utilizar como plantilla para fabricar máscaras de plantilla de nitruro de silicio a través del proceso de litografía de haz de proximidad de iones. La máscara de la plantilla se puede utilizar como un prototipo para crear medios de patrón.
Autoensamblaje dirigido de películas de copolímero en bloque
En 2014, Ricardo Ruiz de Hitachi Global Storage Technologies escribe en una nota informativa de la próxima conferencia que "la solución más prometedora para el desafío litográfico se puede encontrar en el autoensamblaje dirigido de películas de copolímero en bloque que recientemente ha evolucionado como una técnica viable para lograr litografía sub-20nm a tiempo para la tecnología BPM ". [8] [9]
Ver también
Referencias
- ^ "Medios con patrones de bits para discos duros de alta densidad" . nd . Consultado el 17 de septiembre de 2014 .
Los medios con patrón de bits (BPM) son un tipo de medio de grabación magnético en el que la capa magnética se reduce al tamaño de un bit (un punto magnético y un espacio).
- ^ "¿Cambiarán las unidades con patrones de bits de Toshiba el panorama de los discos duros?" . Revista de PC. 19 de agosto de 2010 . Consultado el 21 de agosto de 2010 .
- ^ Weller, Dieter; Mosendz, Oleksandr; et al. (Julio 2013). "Soporte L1 0 FePtX-Y para grabación magnética asistida por calor: Soporte L1 0 FePtX-Y para grabación magnética asistida por calor" . Estado físico Solidi (A) . 210 (7): 1245-1260. doi : 10.1002 / pssa.201329106 .
- ^ Ross, Ca (agosto de 2001). "Medios de grabación magnéticos estampados". Revisión anual de la investigación de materiales . 31 (1): 203–235. doi : 10.1146 / annurev.matsci.31.1.203 .
- ^ Griffiths, Rhys (25 de noviembre de 2013). "Autoensamblaje dirigido de copolímeros de bloque para su uso en la fabricación de medios con patrones de bits" . Revista de Física D: Física Aplicada . 46 (50): 503001. doi : 10.1088 / 0022-3727 / 46/50/503001 .
- ^ Shahsavari; et al. (2014). "Runout repetible siguiendo en grabación de medios con patrones de bits". Conferencia ASME 2014 sobre sistemas de procesamiento y almacenamiento de información : V001T03A001. doi : 10.1115 / ISPS2014-6946 . ISBN 978-0-7918-4579-0. S2CID 13817067 . ( archivado 2020-10-11)
- ^ Wolfe, John C .; Pendharkar, Sandeep V .; et al. (Noviembre de 1996). "Un proceso de litografía por haz de iones de proximidad para nanoestructuras de alta densidad". Journal of Vacuum Science & Technology B: Microelectrónica y estructuras nanométricas . 14 (6): 3896. doi : 10.1116 / 1.588689 .
- ^ "Fabricación de medios con patrón de bits magnéticos utilizando ensamblaje dirigido de copolímero de bloque" . 2014 . Consultado el 17 de septiembre de 2014 .
La solución más prometedora para el desafío litográfico se puede encontrar en el autoensamblaje dirigido de películas de copolímero en bloque, que recientemente ha evolucionado como una técnica viable para lograr la litografía por debajo de 20 nm a tiempo para la tecnología BPM.
- ^ Ross, CA; Cheng, JY (septiembre de 2008). "Medios magnéticos estampados hechos por litografía de copolímero en bloque autoensamblado". Boletín MRS . 33 (9): 838–845. doi : 10.1557 / mrs2008.179 .