MAMR如何在HDD中工作

已经在2019年,应该发布具有MAMR技术的新硬盘。 这项技术可以将记录密度提高到每平方英寸4Tbit,从理论上讲,您可以创建40TB HDD。

垂直磁记录的问题


自从创建HDD以来,驱动器的记录密度每年都翻倍,并一直持续到2010年,那时记录密度的增长开始放缓。 这是由于垂直磁记录(PMR)已开始接近其理论极限(每平方英寸1 TB)。

PMR的限制是由于超顺磁效应的影响,当具有一定矫顽力的铁磁物质中磁畴的物理尺寸(一个磁畴编码1位信息)的物理尺寸减小时,会导致此类磁畴的磁矩发生任意变化。 换句话说,在足够小的磁畴的情况下,这样的磁盘会任意丢失信息。

有两种方法可以克服HDD中的超顺磁效应:

  • 您可以增加磁畴的大小(即记录头的物理大小),但这会导致记录密度降低,从而导致总存储量减少
  • 您可以使用矫顽力更大的磁性合金,但是您需要增加记录能量,这意味着记录头的尺寸增加,因此磁畴增加并且记录密度降低。 因此,至少应该这样。

MAMR解决此问题


工程师一度注意到,如果将一定频率的特定磁场应用于铁磁物质,则可以花费更少的能量来改变磁畴的磁矩。

因此MAMR技术诞生了。 MAMR代表微波辅助磁记录或微波磁记录。

MAMR的工作非常有趣。

铁磁体中的磁矩由物质原子中基本粒子的固有自旋提供。 当磁畴内部的粒子自旋“定向”到一侧时,就会出现磁畴的磁矩,可以使用读取头读取磁矩。 磁矩可以处于两个有向状态之一,因此可以记录信息。

MAMR的重要组成部分是旋转扭矩振荡器(STO),或“旋转自旋发电机”。 STO本身紧邻记录头。 当电流施加到STO时,由于电子自旋的极化,会产生频率为20-40 GHz的圆形电磁场。

在这样的磁场的影响下,在用于MAMR的铁磁体中发生共振,这导致该磁场中畴的磁矩进动。 实际上,磁矩偏离其轴线,并且改变其方向(翻转),记录头所需的能量就大大减少了。

图片中显示了MAMR的视觉效果。

驱动器包括STO



在STO场的影响下,磁矩开始进动并偏向侧面



驱动器通过记录头传送一个电流脉冲,该电流脉冲引起磁矩在磁畴方向上的变化。



使用MAMR技术可以使人们吸收具有更大矫顽力的铁磁物质,这意味着可以减小磁畴的大小,而不必担心会引起超顺磁效应。 STO发生器有助于减小记录头的尺寸(通过减少记录脉冲中的必要能量),从而可以在较小的磁畴上记录信息,从而增加了记录密度。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN469143/


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