В конце года появилось несколько сообщений о новых разработках в области совершенствования накопителей на жестких дисках. Все они касаются традиционной схемы накопителя и говорят о том, что ее возможности еще далеко не исчерпаны. Краткий обзор этих технологий предлагается в данной статье.
Flip Chip
Разработка технологии Flip Chip была начата компанией Seagate в начале 1995 г. с целью развития альтернативных способов создания электрических контактов микросхем, не требующих много места в корпусе и вместе с тем не менее надежных, чем обычные выводы (микросхем).
При традиционной технологии корпусирования микросхем, приспособленной к монтажу на поверхность (SMT), кристалл с выводами помещается в пластиковый корпус, который предохраняет его и места контактов от химических и механических воздействий.
По новой технологии вместо проволочных контактов на монтажной стороне кристалла располагаются невысокие выпуклые контактные площадки. Кристалл монтируется так, чтобы площадки имели электрический контакт с медными проводниками печатного монтажа, и переворачивается контактными площадками вниз. Отсюда и название технологии: “перевернутый кристалл”. После создания электрического контакта на кристалл наносится эпоксидный материал, который затекает под него и прочно прикрепляет к поверхности печатного монтажа. Получившееся соединение хорошо противостоит как перепадам температуры, так и внешним ударам.
Размеры микросхем, собранных таким способом, в десять раз меньше обычных. В новом накопителе Marathon 4030SL инженеры компании Seagate разместили предусилитель, выполненный по новой технологии в непосредственной близости от магниторезистивной головки, значительно увеличив отношение сигнал/шум. По прогнозам Seagate, технология Flip Chip найдет широкое применение в будущих поколениях накопителей.
Подробнее о технологии Flip Chip можно узнать на Web-узле Seagate: www.seagate.com.
Моторы с гидродинамическими подшипниками
Гидродинамические подшипники на протяжении многих лет использовались в гироскопах и других устройствах точной механики. Теперь они приходят на смену подшипникам качения, применяемым в накопителях на жестких дисках.
В гидродинамических подшипниках опорные поверхности разделены слоем жидкости или газа.
Основные преимущества этих подшипников перед традиционными таковы:
- уменьшение биений. Из-за дефектов шариков и путей их качения при вращении подшипника переодически смещается ось, что ограничивает плотность дорожек на поверхности диска;
- ударостойкость. Гидродинамические подшипники выдерживают ударное ускорение 1200 g против 150 g для обычных;
- меньший уровень шума. Из-за отсутствия механического контакта металл - металл гидроподшипник значительно меньше шумит;
- отсутствие усталости металла. Так как нет контакта металл - металл, время жизни до появления усталостных деформаций практически бесконечно;
- правильно спроектированный гидродинамический подшипник быстро гасит любые возникающие колебания.
Считая эту технологию ключевой для будущего развития устройств массовой памяти, компания Seagate провозгласила стратегическое партнерство в этой области с компаниями, имеющими опыт проектирования и применения таких подшипников, - Sankyo Seiki Manufacturing, Seiko Instruments и Taylor Hobson Pneumo.
Алмазное покрытие поверхности пластины и головки
В октябре сотрудники отдела ускорителей и исследования деления Берклеевской национальной лаборатории вместе с коллегами из IBM нашли новый способ покрытия поверхности пластины и головки чтения-записи слоем алмазоподобного углерода толщиной в несколько нанометров.
Основной задачей, которую пришлось решать, было создание однородной пленки без вкрапления макрочастиц углерода микрометрового масштаба. Это было достигнуто с помощью специального магнитного фильтра, который не пропускает пылинки углерода, срывающиеся с поверхности графитовых электродов.
Испытания показали, что пластина диска, покрытая углеродом по новому методу, в 20 раз меньше изнашивает головку дисковода. С другой стороны, если таким способом обработать головку, то пластина, покрытая обычным образом, выдерживает по крайней мере 100000 падений головки на нее без видимых повреждений. Необработанная головка вызывает отказ системы примерно через 7500 падений из-за повреждения поверхности диска.
Подробнее об этой технологии можно прочитать на Web-узле: www.newsbytes.com
GMR
Гигантский магниторезистивный (GMR - giant magnetoresistive) эффект был открыт в конце 80-х годов европейскими учеными, которые заметили, что в образцах, состоящих из перемежающихся тонких слоев различных металлов, магниторезистивный эффект выражен значительно сильнее, чем в однородных материалах. Этот эффект, имеющий квантовую природу, первоначально наблюдали лишь при низких температурах, сильных магнитных полях и для немногих, полученных специальным образом, материлов. Исследователи из IBM быстро поняли перспективность открытого явления с точки зрения использования в производстве считывающих головок для накопителей и начали интенсивные исследования в этой области. Они перепробовали 30000 комбинаций различных материалов и размеров слоев, прежде чем получили образцы, демонстрирующие GMR при комнатных температурах и приемлемых значениях магнитных полей. Одновременно был открыт простой и дешевый способ изготовления таких образцов - напыление.
GMR-датчик напоминает сэндвич, где между двух слоев магниторезистивного материала проложен промежуточный нейтральный слой. Было замечено, что чувствительность такого датчика можно повысить, если к сэндвичу добавить четвертый слой из антиферромагнетика. Получившаяся конструкция была названа спиновым клапаном (spin valve), и именно она использована в качестве датчика головки чтения нового накопителя Deskstar 16GP корпорации IBM. Поскольку чувствительность GMR-головки значительно выше, чем у MR-головки, появляется возможность уменьшить размер магнитного домена на поверхности пластины и соответственно увеличить плотность записи. У нового 3,5-дюймового накопителя на одну пластину помещается 3,2 Гб (запись с двух сторон). Для сравнения: лучшие MR-накопители на пластину такого же размера помещают 2,1 - 2,3 Гб.
Подробности о гигантском магниторезистивном эффекте и его использовании можно узнать по Web-адресу: www.research. ibm.com.
Александр Трубицын
