Los medios con patrones (también conocidos como medios con patrones de bits o BPM [1] ) son una posible tecnología futura de unidades de disco duro para grabar datos en islas magnéticas (un bit por isla), a diferencia de la tecnología actual de unidades de disco duro donde cada bit se almacena en20–30 granos magnéticos dentro de una película magnética continua. Las islas se modelarían a partir de una película magnética precursora mediante nanolitografía . Es una de las tecnologías propuestas para lograr una grabación perpendicular debido a las mayores densidades de almacenamiento que permitiría. BPM fue introducido por Toshiba en 2010. [2]
En los discos duros actuales, los datos se almacenan en una fina película magnética. Esta película se deposita de forma que consta de granos aislados (débilmente acoplados por intercambio ) de material de aproximadamente8 nm de diámetro. [3] Un bit de datos consta de aproximadamente20–30 granos que están magnetizados en la misma dirección (ya sea "arriba" o "abajo", con respecto al plano del disco). Un método para aumentar la densidad de almacenamiento ha sido reducir el volumen promedio de grano. Sin embargo, la barrera de energía para la conmutación térmica es proporcional al volumen de grano. Con los materiales existentes, reducciones adicionales en el volumen de grano darían como resultado una pérdida de datos que se produce espontáneamente debido al superparamagnetismo .
En los medios con patrones, primero se deposita la película magnética delgada, de modo que se produce un fuerte acoplamiento de intercambio entre los granos. Luego, mediante nanolitografía , se modela en islas magnéticas. El fuerte acoplamiento de intercambio significa que la barrera de energía ahora es proporcional al volumen de la isla, en lugar del volumen de los granos individuales dentro de la isla. Por lo tanto, se pueden lograr aumentos de densidad de almacenamiento mediante la modelización de islas de diámetro cada vez más pequeño, al tiempo que se mantiene la estabilidad térmica. [4] Se prevé que los medios con patrones permitan densidades de área de hasta 20–300 Tbit/in2 ( 3,1–46,5 Tbit/cm2 ) en oposición al límite de 1 Tbit/in2 ( 160 Gbit/cm2 ) que existe con la tecnología HDD actual. [5]
En los discos duros existentes, los bits de datos se escriben idealmente en pistas circulares concéntricas. Este proceso es diferente en la grabación en medios con patrones de bits, donde los datos deben escribirse en pistas con formas predeterminadas, que se crean mediante litografía (ver más abajo) en el disco. Las trayectorias que debe seguir el sistema servo en la grabación en medios con patrones se caracterizan por un conjunto de "pistas servo" existentes en el disco. La desviación de una pista servo de una forma circular ideal se denomina "desplazamiento repetible" (RRO). Por lo tanto, el controlador servo en la grabación en medios con patrones de bits tiene que seguir el RRO, que es desconocido en el momento del diseño y, como resultado, no se pueden aplicar las metodologías de control servo utilizadas para las unidades convencionales. La grabación en medios con patrones presenta algunos desafíos específicos en términos de diseño de control servo: [6]
En una investigación preliminar, uno de los procesos investigados para crear prototipos fue la litografía de proximidad por haz de iones . Esta utiliza máscaras de esténcil para producir patrones de un material sensible a los iones (resist), que luego se transfieren a un material magnético. [7] La máscara de esténcil contiene una fina membrana de nitruro de silicio independiente en la que se forman aberturas. El patrón que se va a generar primero se forma sobre un sustrato que contiene una fotorresistencia mediante litografía por haz de electrones . A continuación, el sustrato se utiliza para transferir el patrón dado a la membrana de nitruro (máscara de esténcil) mediante el proceso de grabado de plasma . Para crear suficientes sustratos es necesario mantener la uniformidad de tamaño de las aberturas que se transfieren a la máscara durante el proceso de fabricación (grabado). Muchos factores contribuyen al logro y mantenimiento de la uniformidad de tamaño en la máscara, como: presión, temperatura, energía (cantidad de voltaje) y potencia utilizada durante el grabado. Para optimizar el proceso de grabado de patrones uniformes correctamente bajo estos parámetros, el sustrato se puede utilizar como plantilla para fabricar máscaras de esténcil de nitruro de silicio mediante el proceso de litografía por haz de proximidad iónica. La máscara de esténcil se puede utilizar luego como prototipo para crear medios de patrones.
En 2014, Ricardo Ruiz de Hitachi Global Storage Technologies escribe en una nota informativa de una próxima conferencia que "la solución más prometedora al desafío litográfico se puede encontrar en el autoensamblaje dirigido de películas de copolímeros en bloque, que ha evolucionado recientemente como una técnica viable para lograr una litografía de menos de 20 nm a tiempo para la tecnología BPM". [8] [9]
Los medios con patrón de bits (BPM) son un tipo de medio de grabación magnético en el que la capa magnética se reduce al tamaño de un bit (un punto magnético y un espacio).
(archivado el 11 de octubre de 2020)La solución más prometedora para el desafío litográfico se puede encontrar en el autoensamblaje dirigido de películas de copolímeros en bloque, que ha evolucionado recientemente como una técnica viable para lograr una litografía de menos de 20 nm a tiempo para la tecnología BPM.