Высокие технологии современных HDD

Алексей Шуваев

Xakep Железо, номер #007, стр. 007-068-2

3). С 1990 г. использовалась комбинированная головка записи/считывания (магниторезистивная - для считывания, индуктивная - для записи) и напыленный носитель. Расстояние между головкой и носителем было 100 нм.

4). С 2000 г. использовалась GMR-головка чтения(Giant Magneto-Resistive - эффект супермагниторезистивности) и напыленный носитель со слоем Co-Ru-Co. Расстояние между головкой и носителем лежит в пределах 40 нм.

Бытует ошибочное мнение, что одна головка считывает и записывает данные. Магниторезистивная головка только считывает данные, а запись производится, по старинке, индуктивной головкой.

Как видишь, принципы записи не менялись, только улучшались технологии, и сейчас производители применяют головки чтения на основе супермагниторезистивного спинового клапана (GMR-SV), в котором ток протекает в плоскости головки (current-in-plane, CIP).

Но грядут перемены. Seagate уже работает над исследованием туннельных магниторезистивных (TMR) структур и супермагниторезистивных спиновых клапанов, в которых ток протекает перпендикулярно плоскости головки (current-perpendicular-plane, CPP).

Магниторезистивный спиновый клапан – это пластина, в которой слой немагнитного металла или изолятора заключен между ферромагнитными металлическими слоями, причем взаимные ориентации намагниченности слоев можно менять то в одном, то в противоположном направлении. Если намагниченность слоев направлена одинаково, то через проводник легко протекают только электроны проводимости с благоприятной ориентацией спинов. Если направления противоположны - возникает сопротивление.

Преимущества CPP перед CIP заключается в том, что за счет иного расположения намагниченных частиц магнитное поле, которое считывает головка, развернуто на 90 градусов, и удается записать на единицу длины больше данных. Кроме того, повышается вероятность последующего считывания без ошибок.

Головки выполняются из множества пленок с заданными магниторезистивными характеристиками. Само понятие магниторезистивности обозначает изменение электрического сопротивления проводника под действием магнитного поля. Многослойность головки объясняется тем, что скорость вращения дисков очень велика и изменение магнитного поля под головками происходит в течение очень короткого промежутка времени. Для усиления эффекта магниторезистивности используют «бутерброд» из нескольких пленок.

Защита изнутри

Как известно, скорость вращения дисков в современном винчестере достигает очень высоких значений (обычные пользовательские винты уже дошли до 10000 об/мин, а серверные – до 15000 об/мин). До сих пор бытует мнение, что внутри винчестера вакуум. Спешу развеять этот миф. Именно благодаря наличию воздуха (правда, чистого, прошедшего через систему фильтров) возможно чтение данных на такой скорости. Дело в том, что быстро вращающиеся диски создают воздушный поток, который приподнимает головки над пластиной на очень небольшое расстояние над носителем - они «парят» на высоте менее 40 нанометров (приставка «нано» обозначает 10 в -9 степени). Если в этот момент хорошенько потрясти винчестер, то головки зацепят пластину, произойдет удар и образуется микроскол. Так возникает bad block. Мелкие осколки рассеиваются и оседают на поверхности. Проносясь под головкой на очень большой скорости, осколки царапают ее и нагревают, из-за чего возникают ошибки, и количество bad block'ов начинает увеличиваться.