Un plato de unidad de disco duro o disco duro es el disco magnético circular en el que se almacenan datos digitales en una unidad de disco duro . [1] La naturaleza rígida de los platos es lo que les da su nombre (a diferencia de los materiales flexibles que se utilizan para fabricar disquetes ). Los discos duros suelen tener varios platos montados en el mismo eje . Un plato puede almacenar información en ambos lados, lo que normalmente requiere dos cabezales de grabación por plato, uno por superficie.
La superficie magnética de cada plato se divide en pequeñas regiones magnéticas de tamaño submicrométrico, cada una de las cuales se utiliza para representar una única unidad binaria de información. Una región magnética típica en un plato de disco duro (a partir de 2006) tiene entre 200 y 250 nanómetros de ancho (en la dirección radial del plato) y se extiende entre 25 y 30 nanómetros en la dirección descendente (la dirección circunferencial en el disco). plato), [ cita necesaria ] correspondiente a unos 100 mil millones de bits por pulgada cuadrada de área del disco (15,5 Gbit / cm 2 ). El material de la capa principal del medio magnético suele ser una aleación a base de cobalto . En los discos duros actuales, cada una de estas regiones magnéticas está compuesta por unos cientos de granos magnéticos, que son el material base que se magnetiza. En conjunto, cada región magnética tendrá una magnetización.
Una de las razones por las que se utilizan granos magnéticos en lugar de un medio magnético continuo es que reducen el espacio necesario para una región magnética. En los materiales magnéticos continuos tienden a aparecer formaciones llamadas puntas de Néel . Estos son picos de magnetización opuesta y se forman por la misma razón que las barras magnéticas tenderán a alinearse en direcciones opuestas. Esto causa problemas porque los picos cancelan el campo magnético de cada uno , de modo que en los límites de las regiones, la transición de una magnetización a la otra se producirá a lo largo de los picos de Néel. Esto se llama ancho de transición.
Muchos platos de disco duro tienen una capa de lubricante hecha de carbono amorfo, como el carbono similar al diamante , llamado recubrimiento, que se deposita sobre el disco mediante pulverización catódica o deposición química de vapor. [2] También se han utilizado como recubrimientos nitruro de silicio, PFPE [3] [4] y carbón hidrogenado. [5] [6] [7] Alternativamente, se puede utilizar PFPE como lubricante encima de la capa superior. [8]
Granular media is oriented based on whether longitudinal or perpendicular magnetic recording is used.[9] Ordered granular media can allow for higher storage densities than conventional granular media, and bit patterned media can succeed ordered granular media in storage density.[10]
Grains help solve this problem because each grain is in theory a single magnetic domain (though not always in practice). This means that the magnetic domains cannot grow or shrink to form spikes, and therefore the transition width will be on the order of the diameter of the grains. Thus, much of the development in hard drives has been in reduction of grain size.[11][12]
Los platos suelen fabricarse con un sustrato de aluminio , vidrio o cerámica. [13] Los platos del disco duro de las computadoras portátiles están hechos de vidrio, mientras que los platos de aluminio se encuentran a menudo en las computadoras de escritorio. [14] [15] En la fabricación de discos, se deposita una fina capa en ambos lados del sustrato, principalmente mediante un proceso de deposición al vacío llamado pulverización catódica con magnetrón . El recubrimiento tiene una estructura en capas compleja que consta de varias aleaciones metálicas (en su mayoría no magnéticas) como capas inferiores, optimizadas para el control de la orientación cristalográfica y el tamaño de grano de la capa de medio magnético real encima de ellas, es decir, la película que almacena los bits. de información. Sobre él se deposita una capa protectora a base de carbón mediante el mismo proceso de pulverización catódica. Los platos suelen contener varias capas de materiales, como una capa de semillas, capas inferiores magnéticas suaves (SUL) que pueden contener cobalto y hierro [16] [17] hechas de materiales como una capa antiferromagnética (A-FM) hecha de óxido de níquel. , Aleación Níquel-Manganeso o Hierro-Manganeso, [18] capa intermedia de Rutenio [18] y una capa de aleación Cobalto-Cromo-Paladio con óxido. [8] En el posprocesamiento, se deposita una fina capa nanométrica de lubricante polimérico sobre la estructura pulverizada sumergiendo el disco en una solución solvente, después de lo cual el disco se pule mediante varios procesos [ se necesita aclaración ] para eliminar pequeños defectos y se verifica mediante un sensor especial en un cabezal volante para detectar la ausencia de asperezas restantes u otros defectos (donde el tamaño de la broca indicado anteriormente establece aproximadamente la escala de lo que constituye un tamaño de defecto significativo). En la unidad de disco duro, los cabezales del disco duro vuelan y se mueven radialmente sobre la superficie de los platos giratorios para leer o escribir los datos. Extrema suavidad, durabilidad y perfección del acabado son propiedades requeridas de un plato de disco duro.
En febrero de 1991, Areal Technology lanzó el MD-2060, el primer disco duro que utilizaba un sustrato de vidrio, reemplazando las aleaciones de aluminio utilizadas en los discos duros anteriores. Fue diseñado originalmente para portátiles , para los cuales son más adecuados la mayor resistencia a los golpes de los sustratos de vidrio. [19] [20] [21] Toshiba hizo lo mismo con el MK1122FC en abril de 1991; sus fábricas pudieron producir muchos más accionamientos que Areal, que pronto desapareció del mercado. [19] [22] Alrededor del año 2000, otros fabricantes de discos duros comenzaron a hacer la transición de los platos de aluminio a los de vidrio porque los platos de vidrio tienen varias ventajas sobre los platos de aluminio. [23] [24] [25]
En 2005-2006, comenzó un cambio importante en la tecnología de las unidades de disco duro y de los discos/medios magnéticos. Originalmente, se utilizaban materiales magnetizados en el plano para almacenar los bits, pero ahora esto ha sido reemplazado por la grabación perpendicular . La razón de esta transición es la necesidad de continuar la tendencia de aumentar las densidades de almacenamiento, con medios orientados perpendicularmente que ofrecen una solución más estable para un tamaño de bits decreciente. Orientar la magnetización perpendicular a la superficie del disco tiene implicaciones importantes para la estructura depositada del disco y la elección de materiales magnéticos, así como para algunos de los otros componentes de la unidad de disco duro (como el cabezal y el canal electrónico).