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韩国成功研发下一代硬盘核心技术 附原理简介
关键字: 硬盘磁畴壁存储器韩国 存储韩国 硬盘而赛道存储技术和传统HDD最大的不同则是不再需要磁头去找数据,而是数据来找磁头。具体如何实现的呢?你可以理解为我们从HDD磁盘上取出一条正处于磁头下方的磁道环,然后将这个磁道环切断并拉直,它就成为了一条直线型的磁道,这也就是“道”的基本结构(如右图左上角)。那么是不是以后的磁头需要直线运作来读取数据呢?显然再引入机械结构依旧会出现当前HDD遇到的瓶颈,所以赛道技术的磁头是固定的,需要数据来找磁头。那么在这条磁道上的数据如何在磁道没有机械运动的前提下移动起来,这就是赛道技术的关键。
水平赛道结构示意图
垂直赛道结构示意图:通过将数据记录在一条U型纳米线上,垂直赛道结构能提供最高的储存密度。两幅图分别显示了数据位自左向右经过读写磁头前后的变化
垂直赛道结构的立体堆叠,组成了基本的赛道阵列。
图6:数据位到达磁头时,磁头对数据位进行读写操作。
关键在如何让数据动起来
根据上述介绍,要摒弃机械运动,就得让记录数据的磁性单元自己动起来,而不是附着在盘片上等待电机将它送往磁头下方。由此,IBM提出了基于“电流控制的磁畴壁纳米线上移位”技术,并以此成就了整个赛道技术的发展。“电流控制的磁畴壁纳米线上移位”的大致内容是:给定一条能记录磁性信息的纳米线,往这条纳米线上加入一定的控制电流,纳米线上用来记录磁性信息的“磁畴壁”将会在纳米线上进行受控运动。也就是说,能人为控制某个数据(磁记录单元)按规定移动到某磁头下方被读取。
在IBM给出的模型中,“赛道”就是类似一条被拉直的磁道的铁磁性纳米线,这条线可以容纳用来表示数据位的磁性信息:“磁畴壁”。在这条纳米线的附近放置着读写磁头。通过往纳米线上加入正向或反向的电流,使储存了信息的数据位在纳米线上来回移动,去找到读写磁头进行读写操作,且不改变其他磁性单元的极性。
相信不少读者都还记得“磁带”,赛道的数据寻找机理和它有些类似。通过“快进”或者“快退”到目标区域,然后“播放”或者“录制”来进行读写。只不过磁带是用电机移动数据带,而“赛道”是用电流来移动数据单元。这使得赛道技术能够完全脱离机械装置,因而实现芯片化和固态化。
需要强调的一点是,在这样一种数据位(磁性记录单元)的移动过程中,并没有出现物体的运动(即没有大量原子参与受控运动),只是“磁畴壁”这种用来表示数据的“符号”,沿着赛道移动。打个比方就好像纳米赛道线是“公路”,磁畴壁是“汽车”,车流移动了,公路始终是固定的。而磁带,或者传统的HDD,甚至光储存,则属于“传送带”式工作。而且在“0”和“1”的表示上,赛道和HDD也并不完全相同,相对极性更稳定。
IBM展示的赛道技术样品芯片的X光照片。该芯片包含了256条赛道,每条赛道直径为15~20nm。
“赛道”惊人的密度潜力
在IBM展示的工程样品中,赛道的直径能做到15~40nm之间,约为人头发直径的1/2000(头发直径约为0.07mm)。使用2013年的半导体工艺能够轻松制造出32nm以下直径的赛道磁线,即使传统的水平封装方式,其存储密度也已经能够媲美常见的NANDFLASH(SSD),甚至略高一些。此外,和HDD磁盘的水平结构不同,固态化的赛道可以改变放置角度,甚至垂直水平面树立起来。而树立起来的赛道可以很容易地实现立体堆叠,从而在有限的体积内极大地提高存储密度,增大单位容量。相比水平赛道,垂直赛道的密度能成倍增长,可以达到SSD的100倍甚至更多。而且“每单元比特数”/“单元占用面积”的绝对优势,让赛道技术能更多地从工艺升级中获益。也就是说工艺越先进,赛道技术相比SSD和HDD的密度优势就越大。
- 原标题:韩国研究团队成功研发超高速运转磁性存储器核心技术
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- 责任编辑:周远方
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