самым дешёвым носителем для хранения данных в пересчёте на мегабайт: за 3,5-дюймовый «настольный» накопитель средней по сегодняшним меркам ёмкостью 750 Гб просят порядка 2000 рублей. При этом максимальная вместимость серийных жёстких дисков достигла 2 Тб, а розничные цены на такие винчестеры начинаются примерно с 4800 рублей.
Тем не менее, всё последнее десятилетие, когда на мир обрушился огромный поток информации и появились новые аудиовизуальные форматы, инженеры решают главную проблему: как ещё больше увеличить ёмкость винчестера, сохранив его главные достоинства – надёжность и доступную цену. Однако фактически единственным крупным достижением с начала века стало внедрение в 2005 году технологии перпендикулярной записи, которая позволила повысить плотность записи до 60 Гбит/см? по сравнению с 23 Гбит/см2, обеспечиваемой традиционным параллельным методом.
Учёные предлагают самые фантастические способы хранения данных вроде голографической или молекулярной записи на полимеры, но все они требуют кардинального изменения технологии и резко удорожают производство. На фоне таких предложений относительной простотой внедрения выделяются методы тепловой магнитной записи (или термоассистируемой магнитной записи, Thermally-Assisted Recording, TAR) и записи в ограниченные участки (Bit-Patterned Recording, BPR).
В этих двух способах по-разному преодолевается главное препятствие дальнейшему «уплотнению» записываемых данных – так называемое явление суперпарамагнетизма. Дело в том, что при последовательном уменьшении намагничиваемых частиц снижается и энергетический барьер, необходимый для смены их заряда. В результате частицы становятся крайне нестабильными и достаточно минимальной энергии – например, тепла от проносящейся рядом головки, – чтобы получить массив хаотически заряженных частиц, что означает полное уничтожение записанных ранее данных.
Метод тепловой магнитной записи (TAR) предполагает запись с подогревом и последующим охлаждением носителя. При этом он должен быть изготовлен из материала, устойчивого к перемагничиванию при обычной температуре, и иметь мелкозернистую поверхность. Правильное сочетание температуры, материала и расстояния между записываемыми битами позволяет избежать проявлений суперпарамагнетизма. Кроме того, предварительный подогрев позволяет быстрее намагничивать участки носителя, повышая в конечном счёте скорость записи.
В технологии записи в ограниченные участки (BPR) предусмотрено создание при помощи литографии изолированных друг от друга «магнитных островов» на поверхности диска. Каждая единица информации как бы помещается внутрь высокого «забора», который невозможно преодолеть как снаружи, так и изнутри. К сожалению, хоть эти методы и способны повысить плотность записи примерно до 150 Гбит/см2, оба упираются в технологические ограничения. В случае с TAR необходимо строго контролировать нагреваемую площадь, для чего, помимо прочего, требуется специальное мелкозернистое покрытие и материал, способный выдерживать достаточное число циклов нагрева и охлаждения. Для реализации технологии BPR необходима головка, размеры которой в точности соответствуют размерам «магнитных островов».
Учёные из Hitachi Global Storage Technologies нашли способ объединить достоинства этих двух технологий и свести к минимуму недостатки. Благодаря «магнитным островам» пропала необходимость в дорогостоящем мелкозернистом покрытии, а благодаря технологии нагрева строго определённой площади отпала нужда в прецизионных размерах пишущей головки.
В построенном учёными прототипе применяется луч лазера, направляемый по волноводу к плазмонной антенне, в которой свет преобразуется в заряд, осуществляющий саму запись. Антенна выполнена в форме буквы 'Е', у которой верхняя и нижняя перекладины выполняют функции заземления, а средняя – функцию разрядника, концентрирующего заряд на небольшой площади поверхности носителя. При длине разрядника 20-25 нм и расстоянии между дорожками записи 24 нм диаметр пятна записи, не влияющего на соседние данные, составляет всего 15 нм. При передаче через волновод на антенну пришло порядка 40% начальной энергии, однако частота ошибок оказалась несущественной, а экспериментальная скорость записи достигла 250 Мбит/с.
В результате лабораторных испытаний была достигнута плотность записи до 1,5 Пбит/см2, при этом разработчики предполагают, что их метод позволит добиться в десять раз более высокой плотности магнитной записи данных.
Если разработанная в Hitachi GST технология дойдёт до производства, то мы будем с таким же снисхождением смотреть на современные винчестеры, с каким мы смотрим на 10-мегабайтные винты, ёмкость которых ещё четверть века назад казалась гигантской. Интересно, а смогут ли тогда догнать их по ёмкости твёрдотельные SSD-накопители?
Примечание: 1 Пбит = 1024 Тбит = 104876 Гбит = 128 Тбайт = 131072 Гбайт
Промзона: Светящаяся закладка
В основу большинства дизайнерских концептов заложена не реальная технология, а, скорее, вектор, в направлении которого хотелось бы направить развитие техники. К примеру, идея, лежащаея в основе проекта дизайнера Валентины Тримани отталкивается от существующей сейчас возможности делать гибкие и потребляющие мало энергие OLED- дисплеи, однако требует больше, чем позволяет сегодняшний уровень развития техники.
Предлагаемый дизайнером концепт Lightleaf (светящийся листок) представляет собой гибкую пластину, вся поверхность которой может служить источником света. Из описания следует, что закладка имеет встроенный аккумулятор, способна менять интенсивность подсветки и заряжается дистанционно. К сожалению, в описании ни слова не сказано о времени автономной работы и не раскрыты используемые технологии.
Скорее всего, перед нами всего лишь идея, не подкрепленная реальным воплощением. Тем не менее, несмотря на отсутствие прототипа, концепт очень интересный и заслуживающий внимания. По крайней мере, я был бы счастлив, если что-то подобное встраивалось в обложку моего E-Ink букридера.
Своя игра
Василий Щепетнёв: Товарное производство
