Версия для печати статьи http://www.technograd.com/atic/694
Головки жестких дисков
ТелеКом-Ростов, 2004 год, №32 (01.09.2004 - 08.09.2004)
GMR-головки.
С начала 50-х годов прошлого столетия фирма IBM была первой в изобретениях, касающихся жестких дисков. И около 50 лет спустя именно она была той компанией, которая представила на суд общественности GMR-головки – головки с гигантским магниторезистивным эффектом. Они используют те же принципы, что и обычные MR-головки, но обладают несколько другой конструкцией, что делает их более чуствительными, чем предшественники.
GMR-головки имеют в своем названии слово «гигантский» не потому, что у них большой размер – их размер меньше, чем у средней MR-головки. Они называются так в честь названия “гигантский магниторезистивный эффект», впервые открытый в конце 80-х годов двумя европейскими изобретателями, Питером Грюнбергом и Альбертом Фертом, которые работали независимо друг от друга. Работая с тонкими слоями различных материалов, они заметили очень большое изменение резистивности, когда на эти вещества воздействовало сильное магнитное поле. В первых опытах они использовали материалы, не пригодные к промышленному производству, но они положили базис к дальнейшим исследованиям.
Используя накопленный опыт Питера Грюнберга и Альберта Ферта, инженеры и ученые фирмы IBM, экспериментируя с тысячами различных материалов и дизайнов, разработали GMR-головки. В декабре 1997 года фирма IBM представила первый накопитель на жестких магнитных дисках, использующий GMR-головки.
GMR-головки состоят из четырех слоев различных материалов, собранных воедино наподобие сэндвича:
1) Free layer – свободный слой, как видно из названия. В нем электроны могут свободно менять свою ориентацию, сделан из сплава никель-железо.
2) Spacer – разносчик – этот слой сделан из ненамагничеваемого материала, а именно – меди, для разноса взаимного магнитного влияния свободного слоя и пин-слоя.
3) Pinned-layer — пин-слой – состоит из кобальта, находится в фиксированной магнитной ориентации.
4) Exchange layer — обменный слой – название говорит само за себя ;-)
Если не вдаваться в глубокую физику процесса, то GMR-головка работает примерно следующим образом. Когда она пролетает над магнитным полем одной поляризации (скажем, пусть это будет “0”, записанный на пластине), электроны на свободном уровне приходят в соответствие с электронами на пин-уровне, это создает достаточно малое сопротивление головки. Когда магнитная головка пролетает над магнитным полем другой поляризации (скажем, пусть это будет “1”, записанная на пластине), электроны на свободном уровне приходят в обратное соответствие с электронами на пин-уровне, это создает увеличение сопротивления головки. Таким образом, изменение сопротивления головки вызывается изменением спина электронов, находящимся в свободном уровне.
GMR-головки превосходят по своим параметрам MR-головки: самые современные MR-головки изменяли свое сопротивление при переходе от одной поляризации к другой на 2%, в то время как GMR-головки изменяют свое сопротивление на величину порядка 5-8%. Это означает, что GMR-головки могут улавливать более слабые сигналы, что ведет к поднятию поверхностной плотности записи накопителя. Также они меньше шумят и меньше подвергаются эффектам интерференции. И наконец, обычная GMR-головка меньше размером, чем обычная MR-головка.
GMR-головки используются посей день в современных накопителях с поверхностными плотностями записи порядка 10-35 гигабит на квадратный дюйм, и объемами до 200 гигабайт и даже несколько больше.
Также, в современном мире, некоторые производителя заявляют, что они разработали и выпускают накопители на магнитных дисках с головками, созданными по технологии CMR – colossal MR, или колоссальная магниторезестивность, но, это не более, чем маркетинговый ход. Единственное, что делает их колоссальными, это несколько другой набор исходных материалов, но структура головки остается такой же, как и в декабре 1997 года.
Петин Антон [email protected]
Панченко Антон [email protected]