La grabación perpendicular (o grabación magnética perpendicular , PMR ), también conocida como grabación magnética convencional ( CMR ), es una tecnología para la grabación de datos en medios magnéticos , en particular discos duros . Shun-ichi Iwasaki , entonces profesor de la Universidad de Tohoku en Japón, demostró por primera vez sus ventajas en 1976 y se implementó comercialmente por primera vez en 2005. La primera demostración estándar de la industria que muestra una ventaja sin precedentes de la PMR sobre la grabación magnética longitudinal (LMR) en dimensiones nanométricas se realizó en 1998 en el Centro de Investigación IBM Almaden en colaboración con investigadores del Centro de Sistemas de Almacenamiento de Datos (DSSC) [1] , un Centro de Investigación de Ingeniería (ERC) de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) en la Universidad Carnegie Mellon (CMU). [2]
La grabación perpendicular puede ofrecer más de tres veces la densidad de almacenamiento de la grabación longitudinal tradicional. [3] En 1986, Maxell anunció un disquete que utilizaba grabación perpendicular que podía almacenar 100 kB por pulgada (39 kB/cm). [4] La grabación perpendicular fue utilizada posteriormente por Toshiba en disquetes de 3,5" en 1989 para permitir 2,88 MB de capacidad (ED o densidad extra alta), pero no tuvieron éxito en el mercado. Desde aproximadamente 2005, la tecnología se ha utilizado para unidades de disco duro. La tecnología de disco duro con grabación longitudinal tiene un límite estimado de 100 a 200 gigabits por pulgada cuadrada (16 a 31 Gb/cm 2 ) debido al efecto superparamagnético , aunque esta estimación cambia constantemente. En 2007 se predijo que la grabación perpendicular permitiría densidades de información de hasta alrededor de 1000 Gbit /in 2 (160 Gbit/cm 2 ). [5] A partir de agosto de 2010 [actualizar], las unidades con densidades de 667 Gb/in 2 (103,4 Gb/cm 2 ) estaban disponibles comercialmente. En 2016, la La densidad disponible comercialmente era de al menos 1300 Gb/in2 ( 200 Gb/cm2 ) . [6] A finales de 2021, el disco Seagate con la densidad más alta era un BarraCuda de 2,5" destinado al consumidor. Utilizaba una densidad de 1307 Gb/in2 ( 202,6 Gb/cm2 ) [ 7] . Otros discos del fabricante utilizaban 1155 Gb/in2 ( 179,0 Gb/cm2 ) y 1028 Gb/in2 ( 159,3 Gb/cm2 ) .
El principal desafío en el diseño de medios de almacenamiento de información magnética es retener la magnetización del medio a pesar de las fluctuaciones térmicas causadas por el límite superparamagnético . Si la energía térmica es demasiado alta, puede haber suficiente energía para revertir la magnetización en una región del medio, destruyendo los datos almacenados allí. La energía requerida para revertir la magnetización de una región magnética es el producto del tamaño de la región magnética y la constante de anisotropía uniaxial K u , que a su vez está relacionada con la coercitividad magnética del material. Cuanto mayor sea la región magnética y mayor sea la coercitividad magnética del material, más estable será el medio. Por el contrario, existe un tamaño estable mínimo para una región magnética a una temperatura y coercitividad dadas. Si es más pequeño, es probable que se desmagnetice espontáneamente por fluctuaciones térmicas locales. La grabación perpendicular utiliza materiales de mayor coercitividad porque el campo de escritura del cabezal penetra el medio de manera más eficiente en la geometría perpendicular.
La explicación popular de la ventaja de la grabación perpendicular es que se logran mayores densidades de almacenamiento al alinear los polos de los elementos magnéticos, que representan bits, perpendicularmente a la superficie del plato del disco, como se muestra en la ilustración. En esta explicación no del todo precisa, alinear los bits de esta manera requiere menos área del plato de la que se hubiera requerido si se hubieran colocado longitudinalmente. Esto significa que las celdas se pueden colocar más juntas en el plato, aumentando así la cantidad de elementos magnéticos que se pueden almacenar en un área determinada.
La realidad es un poco más compleja. La grabación perpendicular penetra más profundamente en el medio de almacenamiento magnético, lo que permite un espaciado más cercano entre bits sin perder volumen total de bits. [8] Sin embargo, la principal ventaja en términos de densidad proviene del uso de un material magnéticamente "más rígido" (de mayor coercitividad) como medio de almacenamiento.
Esto es posible porque en una disposición perpendicular el flujo magnético se guía a través de una subcapa magnéticamente blanda (y relativamente gruesa) debajo de la capa de almacenamiento de datos "dura" (lo que complica y engrosa considerablemente la estructura total del disco). Esta subcapa puede considerarse como parte del cabezal de escritura, que completa un circuito magnético que atraviesa la capa de almacenamiento de datos. El hecho de que una mayor parte del flujo magnético penetre en la capa de almacenamiento de datos hace que el cabezal de escritura sea más eficiente que un cabezal longitudinal, produce un gradiente de campo de escritura más fuerte y, por lo tanto, permite el uso del medio de almacenamiento magnético de mayor coercitividad.
A principios de la década de 2000, se unieron tres factores importantes que permitieron que la grabación perpendicular superara las capacidades de la grabación longitudinal y condujeron al éxito comercial. [9] En primer lugar, el desarrollo de medios con un intercambiador de óxido segregante entre granos. [10] En segundo lugar, el uso de una "tapa" delgada en el medio para controlar el nivel de acoplamiento de intercambio entre granos [11] y para mejorar la propagación de la conmutación a través del espesor del medio. [12] En tercer lugar, la expiración en 2005 de la patente para el cabezal de escudo trasero inventado en 1985 por Michael Mallary . [13] Este cabezal ofrecía gradientes de campo más altos y ángulos de campo más favorables que un cabezal de polo simple. [14]
Vertimag Systems Corporation, fundada por el profesor Jack Judy de la Universidad de Minnesota, fue un colega de Iwasaki y creó las primeras unidades de disco, cabezales y discos perpendiculares en 1984. Las unidades de disquete extraíbles de 5 MB se presentaron en los PC de IBM a los principales fabricantes de computadoras. Vertimag cerró durante la crisis de las PC en 1985.
Toshiba produjo la primera unidad de disco disponible comercialmente (1,8") que utilizaba esta tecnología en 2005. [15] Poco después, en enero de 2006, Seagate Technology comenzó a enviar su primer disco duro de 2,5 pulgadas (64 mm) del tamaño de una computadora portátil que utilizaba tecnología de grabación perpendicular, el Seagate Momentus 5400.3. Seagate también anunció en ese momento que la mayoría de sus dispositivos de almacenamiento en disco duro utilizarían la nueva tecnología a fines de 2006.
En abril de 2006, Seagate comenzó a distribuir el primer disco duro de grabación perpendicular de 3,5 pulgadas, el Cheetah 15K.5, con hasta 300 GB de almacenamiento, funcionando a 15.000 rpm y afirmando tener un rendimiento un 30% mejor que sus predecesores con una velocidad de datos de 73–125 Mbyte/s .
En abril de 2006, Seagate anunció la Barracuda 7200.10, una serie de discos duros de 3,5 pulgadas (89 mm) que utilizan grabación perpendicular con una capacidad máxima de 750 GB. Las unidades comenzaron a comercializarse a fines de abril de 2006.
Hitachi anunció un Microdrive de 20 GB . El primer disco duro portátil de Hitachi (de 2,5 pulgadas) basado en grabación perpendicular salió al mercado a mediados de 2006, con una capacidad máxima de 160 GB.
En junio de 2006, Toshiba anunció un disco duro de 2,5 pulgadas (64 mm) con capacidad de 200 GB cuya producción en masa comenzó en agosto, elevando efectivamente el estándar de la capacidad de almacenamiento móvil.
En julio de 2006, Western Digital anunció la producción en volumen de sus discos duros WD Scorpio de 2,5 pulgadas (64 mm) utilizando tecnología de grabación magnética perpendicular (PMR) diseñada y fabricada por WD para lograr una densidad de 80 GB por plato.
En agosto de 2006, Fujitsu amplió su línea de 2,5 pulgadas (64 mm) para incluir modelos SATA que utilizan grabación perpendicular y ofrecen una capacidad de hasta 160 GB.
En diciembre de 2006, Toshiba afirmó que su nuevo disco duro de dos platos y 100 GB se basa en grabación magnética perpendicular (PMR) y fue diseñado en un formato "corto" de 1,8 pulgadas. [16]
En diciembre de 2006, Fujitsu anunció su serie MHX2300BT de unidades de disco duro de 2,5 pulgadas (64 mm), con capacidades de 250 y 300 GB.
En enero de 2007, Hitachi anunció el primer disco duro de 1 terabyte [17] que utilizaba esta tecnología, que luego presentó en abril de 2007. [18]
En julio de 2008, Seagate Technology anunció un disco duro SATA de 1,5 terabytes que utiliza tecnología PMR.
En enero de 2009, Western Digital anunció el primer disco duro SATA de 2,0 terabytes con tecnología PMR.
En febrero de 2009, Seagate Technology anunció el primer disco duro SATA de 2,0 terabytes y 7200 rpm que utiliza tecnología PMR con opción de interfaz SATA 2 o SAS 2.0.