הקלטה מגנטית תלת מימדית: צפיפות אחסון חסרת תקדים בכונן קשיח נפתחה

אפשרות לכונני דיסק קשיח בצפיפות גבוהה במיוחד עם צפיפות שטח העולה על 10 Tbit/in² באמצעות הקלטה מגנטית מרובת רמות.

קבוצות מחקר מ-NIMS, Seagate Technology ואוניברסיטת Tohoku עשו פריצת דרך בתחום כונני הדיסק הקשיח (HDD) על ידי הדגמת היתכנות של הקלטה רב-שכבתית באמצעות מדיום הקלטה מגנטי תלת מימדי לאחסון מידע דיגיטלי. קבוצות המחקר הראו שניתן להשתמש בטכנולוגיה זו כדי להגדיל את קיבולת האחסון של כונני HDD, מה שעלול להוביל לפתרונות אחסון נתונים יעילים וחסכוניים יותר בעתיד.

שיפור קיבולת אחסון הנתונים

מרכזי נתונים מאחסנים יותר ויותר כמויות עצומות של נתונים על כונני דיסק קשיח (HDD) המשתמשים בהקלטה מגנטית בניצב (PMR) כדי לאחסן מידע בצפיפות שטח של כ-1.5 Tbit/in². עם זאת, כדי לעבור לצפיפות שטח גבוהה יותר, נדרש מדיום הקלטה מגנטי אנזוטרופיה גבוהה המורכב מגרגירי FePt בשילוב עם כתיבת לייזר בעזרת חום. שיטה זו, המכונה הקלטה מגנטית בעזרת חום (HAMR), מסוגלת לקיים צפיפות הקלטה שטחית של עד 10 Tbit/in². יתר על כן, צפיפות של יותר מ-10 Tbit/in² אפשריות בהתבסס על עיקרון חדש שהודגם על ידי אחסון רמות הקלטה מרובות של 3 או 4 בהשוואה לרמה הבינארית המשמשת בטכנולוגיית HDD.

תצוגה סכמטית של מערכות הקלטה מגנטיות תלת מימדיות (למעלה) הנמצאות בשימוש כיום HAMR ו(תחתית). במערכת ההקלטה המגנטית התלת מימדית, טמפרטורת Curie של כל שכבת הקלטה שונה בכ-100 K והנתונים נכתבים לכל שכבה על ידי התאמת עוצמת הלייזר. קרדיט: Yukiko Takahashi NIMS, Thomas Chang Seagate Technology, Simon Greaves Tohoku University

חידושים בהקלטה מגנטית תלת מימדית

במחקר זה, הצלחנו לארגן את שכבות ההקלטה של ​​FePt בתלת מימד, על ידי ייצור סרטי FePt/Ru/FePt רב-שכבתיים בהתאמה לסריג, עם Ru כשכבת מרווח. מדידות של המגנטיזציה מראות שלשתי שכבות FePt יש טמפרטורות קירי שונות. משמעות הדבר היא שהקלטה תלת מימדית מתאפשרת על ידי התאמת כוח הלייזר בעת הכתיבה. בנוסף, הדגמנו את עקרון ההקלטה התלת-ממדית באמצעות הדמיות הקלטה, תוך שימוש במודל מדיה המחקה את המיקרו-מבנה והתכונות המגנטיות של המדיה המיוצרת.

סיכויים והשלכות עתידיות

שיטת ההקלטה המגנטית התלת מימדית יכולה להגדיל את יכולת ההקלטה על ידי ערימת שכבות הקלטה בתלת מימד. המשמעות היא שניתן לאחסן יותר מידע דיגיטלי עם פחות כונני HDD, מה שמוביל לחיסכון באנרגיה עבור מרכזי נתונים. בעתיד, אנו מתכננים לפתח תהליכים להפחתת גודל גרגרי FePt, לשיפור האוריינטציה והאניזוטרופיה המגנטית, ולערום שכבות FePt נוספות כדי לממש מבנה מדיה המתאים לשימוש מעשי ככונן HDD בצפיפות גבוהה.

מחקר זה פורסם ב Acta Materialia ב-24 במרץ 2024.

מחקר זה נערך על ידי ד"ר פ. טוזמן, חוקר מובהק, וד"ר יוקיקו טקהאשי, ראש קבוצה של מרכז NIMS לחקר חומרים מגנטיים וספינטרוניקה, ד"ר TY Chang, חוקר ב- Seagate Technology, ופרופ' SJ גריבס מאוניברסיטת טוהוקו . עבודה זו נתמכה על ידי סוכנות המדע והטכנולוגיה של יפן (JST) תוכניות מחקר בסיסיות אסטרטגיות (CREST) ​​"התקנים ומערכות משולבות המנצלות נושאי מידע" JPMJCR22C3.