AZ ADATTÁROLÁS ÚJ MEGOLDÁSAI
A mágneses merevlemezek adattároló képes¬sége 100 milliószorosára nőtt az első eszközök 50 évvel ezelőtti megjelenése óta. Ma 100 gigabit információt lehet már tárolni egyetlen négyzetinch (6,45 cm2 ) felületen, de az igények tovább nőnek. A mai technológiák továbbfejlesztésével 2010-re remélhetően elérhető lesz az 500 gigabit/in2 sűrű¬ség, a terabit/in2 tartomány eléréséhez azonban új megoldásokra lesz szükség. A laboratóriumok¬ban néhány ígéretes megoldást vizsgálnak, ezek¬ről nemrég a Science közölt összefoglalót.
A mai merevlemezek alapja egy vékony film¬rétegben felvitt, parányi szemcsékből álló mágneses ötvözet. A mozaikelemekként elhelyezkedő szem¬csék mindegyike egy-egy független adattároló elem. Egyetlen bit beírására rendszerint egy 50-100 szemcséből álló tartomány szolgál. Nem okoz te¬hát gondot, ha valamilyen okból megváltozik egy-egy szemcse mágnesezettsége, hiszen a többiek továbbra is őrzik a helyes értéket. Ha viszont túl sok szemcse billen át, akkor elveszik az adat, va¬gyis a rendszer akkor biztonságos, ha sok szem¬csére bízunk egy bitet. Ha a sűrűbb írás érdeké¬ben csökkenteni szeretnénk az 1 bit beírásához szükséges tartomány méretét, akkor a szemcse¬méretet is csökkenteni kell, hogy továbbra is sok szemcséből állhasson egy tartomány. Az 1990-es években ez sikerült, a szemcseméret csökkenté¬sével a lemezek kapacitását évente megdupláz¬ták. Mostanában a szemcseméret csökkentése már csak sokkal kisebb ütemben sikerül. A szem¬csék ugyanis már olyan kicsik, hogy közel kerül¬tek ahhoz az úgynevezett szuperparamágneses határhoz, amikor a környezet hőhatása átbillenti a mágneses irányultságot.
A mágneses tartományok méretének csök¬kentése érdekében a vízszintes elrendezésről át¬tértek a függőlegesre. 2006-ban kerültek piacra az első olyan merevlemezek, amelyek már ezt a függőleges írásmódot használják. Az egymás alatt elhelyezkedő szemcsék felülről nézve kis területet foglalnak el. Új típusú író-olvasó fej kialakításán is dolgoznak. A fejbe egy parányi hőforrást építenek be, ez az éppen alatta lévő tartományt felmelegít¬ve rövid időre könnyebbé teszi a mágneses orien¬táció megváltoztatását. Ez esetben pedig új, mág¬nesesen stabilabb anyagokat használhatnak, pl. egy vas-platina ötvözetet. A mágnesesen stabi¬labb anyagot kevésbé zavarják a környezeti hatá¬sok, viszont időlegesen felmelegítve a fej könnyen átírhatja őket. A függőleges adatrögzítés és a pa¬rányi melegítők kombinálásával az évtized végére elérhetőnek tartják az 500 gigabit/in2 írássűrűséget.
A sok szemcséből álló, szabálytalan alakú mág¬neses tartományok helyét később szabályos min¬tázatba szigorúan elrendezett mágneses szigetek vehetik át. Minden sziget egyetlen elem, nem bont¬ható szemcsékre. Egy szigetelem nagyobb lehet, mint egy szemcse, ezért a környezeti hőhatások¬kal szemben is nagyobb stabilitást mutat, mivel nagyobb területen nehezebb a mágneses orientá¬ciót megváltoztatni. A félvezető iparban alkalma¬zott fotólitográfia segítségével kialakítható legki¬sebb mintázat elemeinek mérete ma kb. 65 nano¬méter. Ez viszont nem elegendő az 500 gigabit/in2 sűrűség túlszárnyalásához, ahhoz egymástól 36 na¬nométer távolságban elhelyezkedő 22 nanométe¬res szigetekre lenne szükség. A fotólitográfia to¬vábbfejlesztésével ez elérhetővé válik. Nem egyet¬len, hanem több ultraibolya fénynyalábbal rajzol¬ják ki a mintázatot. Ha két nyalábot használnak, akkor a nyalábok interferenciájával csíkok, vona¬lak rendszere hozható létre, négy nyaláb interfe¬renciájával négyzetes mintázat születhet. Labora¬tóriumi kísérletben már 15-20 nanométeres ponto¬kat hoztak létre 516 gigabit/in2 sűrűséggel.
Ultraibolya fény helyett elektronokkal is kiraj¬zolható a kívánt mintázat, ezzel az első kísérle¬tekben 520 gigabit/in2 sűrűséget értek el. Ezt há¬romszorosan meghaladó, 1,6 terabit/in2 sűrűséget is elértek már, amikor egyszerűen csak lyukakat fúrtak különböző vékonyrétegekbe. Ez lehet majd a mágneses szigetek kialakításának első lépése. Természetesen gond is akad, az elektronos tech¬nológia ugyanis rendkívül lassú. 1 terabit/in2 sűrű¬ség mellett több napot vesz igénybe egyetlen me¬revlemez elkészítése, erre nyilvánvalóan nem le¬het sorozatgyártást alapozni. Más a helyzet, ha az elektronnyalábbal csak egy mesterpéldányt állíta¬nak elő, és erről más, gyors megoldással készíte¬nek másolatokat. A mintadarabot képlékeny mű¬anyagba nyomják, majd a műanyag minta lesz az az öntőforma, amelyen fém, mágneses közeg, szi¬lícium vagy más anyag megmintázható.
Kísérleteznek önmagukat szabályos mintá¬zatba elrendező anyagokkal is. 2005-ben 50 nano¬méter átmérőjű polisztirol gömbökből hoztak létre szabályos elrendezést, majd erre egy vékony ko¬balt-palládium lapot helyeztek rá, így a mágneses ötvözetet a gömböcskék hullámossá tették. A hul¬lámmintázat mágneses szigetekként működhet. Vannak olyan polimermolekulák, amelyek két kü¬lönböző molekula összekapcsolódásával jönnek létre. Ha sok ilyen összetett molekulánk van, ak¬kor az összetevők saját társaikkal kapcsolódnak össze, nem alkotnak tovább vegyes párost. Kis oszlopok erdeje áll össze az egyik féle molekulá¬ból, és ebbe a molekulaerdőbe állnak be kereszt¬ben, szabályos rendben a másik molekulafajtából kialakult oszlopocskák. Ha az egyik molekula osz¬lopsorait oldószerrel kivonják, akkor a helyükre mágneses anyagot lehet tölteni. A laboratórium¬ban elért sűrűség már néhány száz gigabit/in2, de a kétkomponensű molekulákkal (egyelőre) nem tud¬nak nagyobb rendezett területet kialakítani.
Dolgoznak a kétfajta megközelítés összeháza-sításán is. Nikkel-lemezen parányi, kör alakú ba¬rázdákat alakítottak ki, majd a barázdát kétkom¬ponensű, polimetilmetakrilát (PMMA) és polisztirol összetevőkből létrejött molekulákkal töltötték meg. A PMMA-molekulák oszlopokba rendeződtek a ba¬rázdában; egy 60 nanométeres barázdában egyet¬len oszlopsor állt föl, 400 nanométeres barázdá¬ban 6 oszlopsort sikerült elrendezni. Ez a kutató¬csoport már 800 gigabit/in2 sűrűségnél tart.
A laboratóriumi kísérletek tehát ígéretesek, különböző nanotechnológiai megoldásokkal alapo¬san megnövelhetőnek látszik az információtárolás sűrűsége. A nagyobb sűrűséghez másfajta író-olvasó fejeket is ki kell majd fejleszteni, olyanokat, amelyek elég érzékenyek a mágneses szigetek észleléséhez. A mozgatórendszer is alapos fino¬mításra szorul, ha valóban sikerül az információ¬tároló egységek méretét jelentősen lecsökkenteni. A műszaki problémák megoldása után jönnek a gazdaságossági számítások. Hétköznapi alkalma¬zásokhoz csak akkor lesz érdemes megnövelt tá¬rolókapacitású merevlemezeket gyártani, ha a költ¬ségek alacsonyan tarthatók. Ma ezt még nehéz megítélni, de a fejlesztők optimisták. A piac már igényli a nagykapacitású tárolókat, hiszen például a digitális videorekorder 6 gigabittel ír le egyetlen órányi tévéműsort.