Uitgelicht: Terabyte harde schijven in het verschiet

13 reacties
Inhoudsopgave
  1. 1. Uitgelicht
  2. 13 reacties

Uitgelicht

In de rubriek Uitgelicht gaan we dieper in op het actuele hardwarenieuws. Ditmaal een artikel over de toekomst van de harde schijf, geschreven door Dilbert.

Steeds weer neemt de capaciteit van nieuwe harde schijven toe. Maar was vroeger een toename van 100 procent per jaar heel gewoon, nu is dit afgezwakt tot zo’n 60 procent per jaar. Tegelijkertijd zien we dat de harde schijven steeds kleiner worden; PC schijven gaan van 3,5 inch naar 2,5 inch, in laptops zien we steeds vaker 1,8 inch in plaats van 2,5 inch schijven en in draagbare apparaten, zoals GSM’s en PDA’s, is het niet ongebruikelijk om 1,0 inch harde schijven tegen te komen.

GMR leeskoppen

Enkele jaren geleden was het lees- en schrijfgedeelte in de kop van de harde schijf één en hetzelfde onderdeel en gebaseerd op een spoel met een ferriet kern; net zoals in een cassetterecorder. Naarmate de datadichtheid op de platter hoger werd nam de magnetische veldsterkte van de data af en begon de lees/schrijfkop tijdens het lezen van de data ook het signaal van de naastgelegen magnetische velden op te pikken. Wilde men de datadichtheid verhogen, dan moest een nieuwe techniek bedacht worden om de gegevens op de harde schijf correct uit te kunnen lezen.

Met verschillende tussenstappen kwam men uiteindelijk uit op het Giant Magneto Resistive principe (GMR) en ondertussen waren de lees- en schrijfkoppen van elkaar gescheiden. De data wordt nog steeds geschreven met behulp van een spoel maar deze is inmiddels van het type dunne film en bevindt zich direct boven de leeskop.




Schematische weergave van een GMR kop boven een platter.



In bovenstaand figuur is schematisch weergegeven hoe een GMR kop in een harde schijf werkt. Het gedeelte van de kop dat voor het daadwerkelijke lezen zorgt bestaat uit een aantal dunne lagen; de zogenaamde “spin valve”. Simpel gezegd werkt het als volgt: wanneer de kop boven een magnetisch veld met een bepaalde oriëntatie staat, als bitwaarde bijvoorbeeld “0”, dan is de elektrische weerstand over deze dunne lagen laag. Staat de kop boven een magnetisch veld met een omgekeerde oriëntatie, in ons voorbeeld de bitwaarde “1”, dan is de elektrische weerstand hoog. Door nu de weerstand over de vier lagen in de kop te meten terwijl deze over de platter beweegt, kunnen we de data achterhalen die op de platter staat geschreven.

Met de oude (A)MR koppen (Anisotropic Magneto Resistive) was het weerstandsverschil tussen een “1” en een “0” zo’n 2% maar met GMR koppen haalt men een weerstandsverschil van 5 tot 8%. Een duidelijke verhoging van de gevoeligheid. Door het gebruik van GMR koppen kan zodoende de datadichtheid worden vergroot.

Ondertussen werkt men aan de verbetering van de leeskoppen door deze van meerdere speciale lagen te voorzien met als doel de magnetische gevoeligheid nog verder toe te laten nemen. ALPS is erin geslaagd hiermee een datadichtheid van 120 Gigabit per vierkante inch te behalen. Wanneer deze techniek wordt toegepast op een platter in een 3,5 inch harde schijf, dan zal deze platter alleen al een capaciteit hebben van 160 Gigabyte. In topmodellen worden vaak vier schijven gebruikt, waarbij zowel de onderzijde als de bovenzijde wordt benut. Zo komen schijven met een capaciteit van meer dan 1 Terabyte in het verschiet.


Verdere verbeteringen

Niet alleen de koppen moeten worden aangepast. Omdat de harde schijven steeds kleiner worden moeten ook de sliders worden verkleind. ALPS heeft het voor elkaar gekregen om de sliders 70% kleiner te maken dan gebruikelijk is.



De verbeterde lees/schrijfkop met kleinere slider.
 


Tevens maken zij gebruik van de zogenaamde Air Bearing Surface technologie, waarbij de luchtlaag die aan de draaiende platters blijft hangen wordt gebruikt om de sliders met de koppen op de juiste hoogte boven de platter te houden.
 

Verticaal schrijven

Een andere techniek die men wil gaan toepassen om de datadichtheid te verhogen is het zogenaamde verticaal schrijven.



 


Verticaal geschreven data (a) versus horizontaal geschreven data (b).



Zoals je in bovenstaande afbeelding kunt zien liggen de magnetische domeinen in de huidige situatie (b: horizontaal geschreven) met gelijke polen tegen elkaar aan. Deze polen stoten elkaar af waardoor het gebied dat ze bestrijken een bepaalde grootte moet hebben. Wanneer data verticaal wordt geschreven liggen de magnetische domeinen met tegengestelde polen tegen elkaar aan en trekken ze elkaar aan. Het magnetische gebied kan nu kleiner zijn en dus is de datadichtheid groter. Met de huidige koppen is het niet mogelijk om verticaal te schrijven en dus heeft men een nieuwe schrijfkop ontwikkeld.

Verticaal geschreven data uitlezen


Nu ontstaat een ander probleem: niet alleen is de oriëntatie van het magnetische veld anders, de veldsterkte is beduidend kleiner. Normale GMR koppen zijn niet in staat om de data op deze wijze te lezen en hiervoor hebben fabrikanten zoals ALPS en Fujitsu een CPP-GMR leeskop (Current Perpendicular to the Plane, vrij vertaald: elektrische stroom loodrecht op het oppervlak) ontwikkeld. Met deze techniek heeft ALPS een datadichtheid behaald van maar liefst 150 Gigabit per vierkante inch. Fujistu verwacht met hun techniek binnen nu en 2 jaar op 300 Gigabit per vierkante inch uit te komen.
 

Conclusie

De ontwikkelingen bij ALPS en Fujitsu klinken veelbelovend. Wanneer we de eerste schijven die gebruik maken van deze nieuwe technologieën op de markt gaan zien is nog niet helemaal duidelijk. Een teken aan de wand is wel dat Maxtor een paar weken geleden een lange termijn afspraak heeft gemaakt met ALPS, waarbij Maxtor zich verzekert van de aanvoer van koppen door ALPS.

De hierboven beschreven technieken brengen 1 Terabyte schijven in het verschiet. Niet alleen de trend naar steeds grotere schijven zal door deze ontwikkeling worden ondersteund, ook zullen er steeds meer desktops en servers op de markt verschijnen die in plaats van een 3,5 inch harde schijven van een compactere 2,5 inch schijf gebruik zullen maken en notebooks zullen vaker een nog kleinere 1,8 inch schijf aan boord krijgen.

0
*