Перпендикулярная запись – с чем её едят

Модное словечко, правда? А что конкретно за ним стоит – я сейчас расскажу…

Для начала вернёмся во времени к моменту создания первых НЖМД aka HDD: когда ёмкости жёстких дисков были маленькие, а деревья, наоборот, большие… 🙂

Ещё чуть-чуть «вступления»: в блоге я буду оперировать некоторыми понятиями, поэтому мне придётся их слегка описать (только не забывайте – это не статья для энциклопедии, так что я привожу минимально-достаточные описания для именно понимания моего блога, и не более того), итак:

1.    Магнитная проницаемость – характеристика магнитных свойств материала, очень близкая по смыслу электропроводности, единственная разница – в отличие от электропроводности может быть не только нулевой и положительно, но и отрицательной — поскольку магнитное поле, в отличие от электрического тока, в проводнике не нуждается, зато некоторые материалы могут не только концентрировать, но и рассеивать силовые линии магнитного поля. За «0» принята магнитная проницаемость вакуума, таким образом: при магнитной проницаемости больше «0» — силовые магнитные линии концентрируются в объёме вещества, при магнитной проницаемости менее «0» — «выталкиваются» из вещества…

2.    Ферромагнетики – вещества с магнитной проницаемостью существенно выше «0», делятся на магнитно-мягкие и магнитно-твёрдые, о разнице – чуть позже…

3.    Коэрцитивная сила – одна из характеристик петли гистерезиса, для моих рассуждений важен лишь один момент: эта сила конкретно характеризует разницу между магнитно-мягкими ферромагнетиками со слабой коэрцитивной силой (после снятия внешнего магнитного поля остаточное намагничивание неразличимо близко к «0») и магнито-твёрдыми ферромагнетиками с большой коэрцитивной силой (после снятия внешнего магнитного поля вещество сохраняет его направление и, в значительной мере, его величину).

4.    Диамагнетики – вещества, имеющие магнитную проницаемость существенно ниже «0» — иначе говоря, это вещества, которые «выталкивают» из себя силовые линии магнитного поля…

Итак: были времена, когда запись и последующее воспроизведение сигналов производилось одной и той-же головкой с т.н. «разомкнутым сердечником», изготовленным из магнитно-мягких ферромагнетиков на носителе из магнитно-твёрдых ферромагнетиков. Тут уже совсем без иллюстраций не обойтись, так что любуйтесь на картинку.
mg
Что видим? Совершенно классическая магнитная головка для записи/воспроизведения (те из форумчан, кто постарше – легко узнАют в ней универсальную головку плёночного магнитофона).
Несколько уточнений по технологии её изготовления: очень важная деталь такой головки – зазор (говоря проще – щель в сердечнике), если этого зазора не будет – не будет ни записи ни считывания… Оставить зазор просто пустым не получается по ряду причин:
1.    Туда будет забиваться всякая гадость (типа пыли, частиц магнитного покрытия поверхности записи etc)
2.    Конкретное значение величины зазора очень важно для чувствительности головки и для её частотной характеристики – поэтому очень важно зафиксировать точную величину зазора.

Так что для решения указанных проблем давным-давно было придумано простое решение: зазор отнюдь не воздушный (кстати, магнитная проницаемость воздуха очень близка к таковОй у вакуума) – там находится фиксирующая пластина (да и не пластина вовсе – а кусочек фольги) из… правильно – из диамагнитного материала (меди, например).
Почему не «что попало» а именно диамагнетик? Да потому, что рабочая функция этого зазора – распространить переменное магнитное поле как можно дальше от самого магнитно-мягкого сердечника, и что тут может быть лучше диамагнетика?.. 😉

Ну вроде всё чудесно? Да как бы не так: вся беда в том, что характеристики головки, оптимизированные «для записи», очень существенно отличаются от «оптимизированных для чтения» (опять-таки старшее поколение может вспомнить высококлассные ленточные магнитофоны с раздельными головками для записи и для воспроизведения)…
Но, ребята… В НЖМД тупо нету места для двух магнитных головок, что делать? Ну, сначала в НЖМД поселились т.н. «тонкоплёночные» головки считывания (такая же самая магнитная головка, но её обмотки и сердечник сформированы путём напыления слоёв на подложку в вакууме – по типу интегральных микросхем). А чуть позже (в районе 1990 года) появились новые конструкции – с использованием магниторезистивного эффекта (свойство некоторых материалов существенно изменять своё сопротивление под воздействием магнитного поля). Так что в НЖМД уже давным-давно используются комбинированные головки: индуктивная с разомкнутым сердечником – для записи сигналов и магниторезистивная – для считывания записанных сигналов.

В поисках возможностей дальнейшего увеличения плотности записи инженерами IBM был открыт и доведён до практического использования т.н. гигантский магниторезистивный эффект (буквально в двух словах: оказалось, что «бутерброд» из нескольких слоёв напылённых веществ даёт отклик на внешнее магнитное поле в десятки/сотни раз выше ранее известных материалов) – так что где-то с 2000 года во всех НЖМД поселились головки с GMR.
gmr-head

Уже всё, приехали? Отнюдь, техническая мысль не стоит на месте: с целью дальнейшего повышения плотности записи был разработан метод перпендикулярной записи.

Зачем? А затем, что надёжность фиксации наведённого внешнего магнитного поля очень сильно зависит от количества вовлечённых в процесс доменов (проще говоря – от объёма намагниченного в определённом направлении участка магнитного носителя). Этот объём невозможно увеличивать с одновременным увеличением плотности записи, если намагниченные участки располагаются вдоль траектории движения считывающей головки; но, возможно, есть и другой путь?

Да, есть такое дело… Правда, изготовление носителей для т.н. «перпендикулярной» записи оказалось куда сложнее обычных – но оно того стОило.
GMR-media
Итак: чем-же отличаются такие носители? Как можно видеть из иллюстрации – для возможности увеличить объём области намагничивания с одновременным уменьшением площади этой области потребовалось принять меры для более эффективного проникновения магнитного поля из зазора записывающей головки вглубь несущего информацию слоя. Как это было сделано? Под несущим информацию слоем из магнитно-твёрдого материала расположен дополнительный слой из магнитно-мягкого слоя с высокой магнитной проницаемостью (с тем, чтобы облегчить замыкание силовых магнитных линий на другом полюсе магнитной головки), далее – второй полюс магнитной головки отличается очень большой шириной (нам же не надо, чтобы он затирал то, что было записано первым точечным полюсом? ) – с тем, чтобы концентрация силовых линий магнитного поля не достигала величины перемагничивания уже сформированных информационных доменов…

P.S. Забавно, да? – столько слов ради одного последнего абзаца пришлось написать… 😉

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

два × три =