利用3D磁记录，未来会有存储容量更大、性能增强的硬盘

cnBeta • 2024年4月8日 15:06 • 投稿

来自日本国立材料研究所（NIMS）、希捷科技（Seagate Technology）和东北大学的研究团队在硬盘（HDD）领域取得了突破性进展，他们展示了利用3D磁记录介质储存数字信息的多层级记录的可行性。

研究团队表明，该技术可以用于增加硬盘的存储容量，未来有可能带来更高效、更具成本效益的资炓储存解决方案。

数据中心越来越多地将大数据存储在硬盘（HDD）上，这些硬盘利用垂直磁记录（PMR）技术以大约1.5 Tbit/in²的面积密度存储信息。然而，要转向更高的面积密度，则需要由FePt晶粒组成的高各向异性磁记录介质，并结合激光辅助写入技术。

这种称为热辅助磁记录（HAMR）的方法能够承受高达 10 Tbit/in² 的面积记录密度。此外，基于通过储存3或4个与HDD技术中使用的二进制水平相比的多个记录水平的新原理，可能实现大于10 Tbit/in²的密度。

示意图显示了（上方）目前使用的HAMR和（下方）3D磁记录系统。在3D磁记录系统中，每个记录层的居里点相差约100 K，并通过调节激光功率向每层写入数据。

▲ 示意图显示了（上方）目前使用的HAMR和（下方）3D磁记录系统。在3D磁记录系统中，每个记录层的居里点相差约100 K，并通过调节激光功率向每层写入数据。

该团队在发表在《材料学报》（Acta Materiala）期刊上的这项研究中，研究团队成功地将FePt记录层沿3D方向排列，通过制造具有晶格匹配的FePt/Ru/FePt多层膜，并以Ru作为间隔层。

磁化强度测量表明，两层 FePt 具有不同的居里点（Curie temperature，又称居礼温度或磁性转变点）。这意味着可以通过调整写入时的激光功率来实现3D记录。

此外，研究人员通过使用模拟介质的微观结构和磁性的媒体模型，展示了 3D 记录的原理。

3D 磁记录方法可以通过在3D空间堆栈记录层来增加记录容量。这意味着可以用更少的硬盘储存更多的数字信息，进而为数据中心节省能源。

未来，研究团队计划开发工艺流程以减小FePt晶粒的尺寸，改善取向和磁各向异性，并堆叠更多FePt层，以实现适合用作高密度硬盘的介质结构。