Высокие технологии современных HDD

Алексей Шуваев

Xakep Железо, номер #007, стр. 007-068-1

На наше желание иметь самый быстрый и самый вместительный винчестер производители реагируют незамедлительно. Но с увеличением объемов и скорости работы устройств, им приходится решать сопутствующие проблемы повышения риска потери данных, ухудшения температурного режима и шумовых характеристик. Какие технологии используют в современных HDD производители, мы и рассмотрим в данной статье.

Увеличение плотности записи

Винчестеры большинство из нас выбирает в первую очередь по емкости, а уже потом смотрит на остальные характеристики, вроде шума и нагрева. Давай рассмотрим, что могут нам предложить компании по этому показателю в данный момент.

Емкость накопителя определяется тремя факторами: плотностью поверхностной записи, размером и количеством пластин. Так как наращивание количества и размера пластин является нецелесообразным, повышают плотность записи данных на самой пластине. Добиться роста плотности можно двумя путями:

1). Увеличивая линейную плотность записи, которая определяет количество битов на единицу длины дорожки. Ее принято измерять в битах на дюйм (BPI - bytes per inch).

2). Увеличивая плотность дорожек, которая зависит от ширины дорожки, расстояния между ними и определяет их количество на пластине. Принято измерять в дорожках на дюйм (TPI - tracks per inch)

Рассмотрим первый метод. Мы можем увеличить количество записанных бит на единицу длины путем уменьшения размера магнитных частиц. Метод хорош, но в определенный момент возникает проблема сверхпарамагнитного эффекта, когда намагниченные частицы и расстояние между ними настолько малы, что они начинают испытывать влияние соседних частиц и могут из-за этого поменять свою полярность. Для избежания данного эффекта используют многослойное покрытие с антиферромагнитной связью и синтетические ферримагнетики. В этой области все фирмы имеют схожие наработки, например Hitachi (IBM) изготавливает винчестеры по технологии «антиферромагнетически сдвоенной среды», также называемой «pixie dust» - «пыльца феи». Суть ее заключается в том, что на диск напыляется тонкий слой рутения (ранее использовались оксид хрома, оксид железа или кобальт), что позволяет записывать на него больше данных.

Второй метод увеличения плотности больше зависит от системы позиционирования и от самих головок чтения и записи. Сейчас получили применение двухступенчатые схемы позиционирования, в которых позиционер сначала осуществляет грубое позиционирование, а затем пьезоэлектрическим микроаккуратором (устройством, обеспечивающим очень малые перемещения при позиционировании) коромысло, на котором крепятся головки, позиционируется над нужной дорожкой.

За последнее десятилетие произошло увеличение максимальной емкости накопителя приблизительно в 1000 раз. В то же время габариты винчестера не изменились, значит, увеличилась плотность записи на пластину. Вот основные этапы наращивания плотности:

1). В 1970-х гг. использовалась ферритовая головка и гранулярный оксидный носитель. Расстояние между головкой и носителем было 430 нм.

2). В 1980-х гг. использовалась тонкопленочная головка и металлизированный носитель. Расстояние между головкой и носителем было 200 нм.