Wie MAMR auf der Festplatte funktioniert

Bereits 2019 sollen neue Festplatten mit MAMR-Technologie veröffentlicht werden. Diese Technologie erhöht die Aufzeichnungsdichte auf bis zu 4 TBit pro Quadratzoll, wodurch Sie theoretisch eine 40-TB-Festplatte erstellen können.

Das Problem der senkrechten magnetischen Aufzeichnung

Seit der Entwicklung der Festplatte hat sich die Aufzeichnungsdichte der Laufwerke jedes Jahr verdoppelt und dauerte bis 2010, als sich das Wachstum der Aufzeichnungsdichte zu verlangsamen begann. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass die senkrechte magnetische Aufzeichnung (PMR) begonnen hat, sich ihrer theoretischen Grenze von 1 TB pro Quadratzoll anzunähern.

Die Einschränkung für PMR ist auf den Einfluss des superparamagnetischen Effekts zurückzuführen, wenn eine Verringerung der physikalischen Abmessungen magnetischer Domänen (eine magnetische Domäne codiert 1 Bit Information) in einer ferromagnetischen Substanz mit einer bestimmten Koerzitivkraft zu einer willkürlichen Änderung des magnetischen Moments solcher Domänen führen kann. Mit anderen Worten, bei ausreichend kleinen magnetischen Domänen kann eine solche Platte willkürlich Informationen verlieren.

Es gibt zwei Möglichkeiten, um den superparamagnetischen Effekt in der Festplatte zu beseitigen:

• Sie können die Größe der magnetischen Domäne (d. H. Die physikalische Größe des Aufzeichnungskopfs) erhöhen, dies führt jedoch zu einer Verringerung der Aufzeichnungsdichte und damit zu einer Verringerung des gesamten Speichervolumens
• Sie können eine Magnetlegierung mit einer größeren Koerzitivkraft verwenden, müssen dann jedoch die Aufzeichnungsenergie erhöhen, was eine Vergrößerung des Aufzeichnungskopfs und damit eine Zunahme der magnetischen Domänen und eine Abnahme der Aufzeichnungsdichte bedeutet. Zumindest sollte es so sein.

MAMR als Lösung des Problems

An einem Punkt stellten die Ingenieure fest, dass, wenn ein spezielles Feld einer bestimmten Frequenz an eine ferromagnetische Substanz angelegt wird, viel weniger Energie aufgewendet werden kann, um das magnetische Moment der Domäne zu ändern.

So wurde die MAMR-Technologie geboren. MAMR steht für Microwave-Assisted Magnetic Recording oder Microwave Magnetic Recording.

MAMR funktioniert sehr interessant.

Das magnetische Moment in Ferromagneten wird durch die intrinsischen Spins von Elementarteilchen in den Atomen einer Substanz bereitgestellt. Wenn die Spins der Partikel innerhalb der magnetischen Domäne nach einer Seite "gerichtet" sind, entsteht ein magnetisches Moment der Domäne, das mit dem Lesekopf gelesen werden kann. Das magnetische Moment kann sich in einem von zwei gerichteten Zuständen befinden, wodurch Informationen aufgezeichnet werden.

Ein wichtiger Bestandteil von MAMR ist der Spin Torque Oscillator (STO) oder „Spin Spin Generator“. STO selbst befindet sich in unmittelbarer Nähe des Aufnahmekopfes. Wenn STO mit Strom versorgt wird, wird aufgrund der Polarisation der Elektronenspins ein kreisförmiges elektromagnetisches Feldfeld mit einer Frequenz von 20 bis 40 GHz erzeugt.

Unter dem Einfluss eines solchen Feldes tritt im für MAMR verwendeten Ferromagneten eine Resonanz auf, die zur Präzession der magnetischen Momente der Domänen in diesem Feld führt. Tatsächlich weicht das magnetische Moment von seiner Achse ab und um seine Richtung (Flip) zu ändern, benötigt der Aufzeichnungskopf deutlich weniger Energie.

Die visuelle Arbeit von MAMR ist in den Bildern dargestellt.

Laufwerk enthält STO



Unter dem Einfluss des STO-Feldes beginnt das magnetische Moment eine Präzession und weicht zur Seite ab



Der Antrieb liefert einen Stromimpuls durch den Aufzeichnungskopf, der eine Änderung der Richtung des magnetischen Moments in der Domäne verursacht.



Die Verwendung der MAMR-Technologie ermöglicht es, ferromagnetische Substanzen mit einer größeren Koerzitivkraft aufzunehmen, was bedeutet, dass es möglich ist, die Größe magnetischer Domänen zu reduzieren, ohne befürchten zu müssen, einen superparamagnetischen Effekt zu verursachen. Der STO-Generator hilft, die Größe des Aufzeichnungskopfs zu verringern (indem die erforderliche Energie im Aufzeichnungsimpuls verringert wird), wodurch Informationen über kleinere magnetische Domänen aufgezeichnet werden können und somit die Aufzeichnungsdichte erhöht wird.