Da anni uno degli elementi che cresce costantemente è la quantità di memoria utilizzata per lo storage. La necessità di quantità adeguate di spazio infatti cresce spinta dall'adozione di nuovi tecnologie che permettono di gestire quantità di dati sempre maggiori. Su questo versante,infatti, è evidente il passaggio nel tipo di comunicazione sia personale che aziendale, a dati sempre più articolati e ricchi di informazioni.
Se si osserva il mercato degli hard disk si può notare un costante incremento delle capacità offerte, anche se spesso non vengono enfatizzate in modo particolare le nuove tecnologie adottate, verosimilmente anche perchè lo storage viene considerato orami sempre più una commodity. Di fatto recentemente non ci sono stati molti annunci tecnologici di rilievo in questo settore, ma la ricerca prosegue e si stanno ancora raccogliendo i frutti dell'ultimo salto tecnologico importante: quello alla tecnologia di registrazione perpendicolare.
[tit:La registrazione perpendicolare]
Una della innovazioni più recenti, anche se non proprio recentissima visto che la diffusione commerciale è iniziata nel 2007, è costituita dall'introduzione della tecnologia di registrazione magnetica perpendicolare per la realizzazione degli hard disk.
Ormai praticamente quasi tutti gli hard disk utilizzano questa tecnologia che ha permesso un sensibile salto in avanti in termini di densità di registrazione consentendo di arrivare agli attuali hard disk commerciali
con capacità superiori al Tbyte in un unico drive.
La precedente tecnologia di registrazione magnetica ha resistito per molte decine di anni, ma era giunta ai limiti dal punto di vista della densità di registrazione.
Per aumentare le prestazioni degli hard disk ci sono diverse soluzioni, ma per incrementare la capacità o si aumenta la superficie destinata a accogliere i dati, il che significa solitamente far crescere il numero di dischi, oppure si aumenta la densità di registrazione magnetica. La prima strada ha dei limiti abbastanza evidenti, e gli sviluppi si sono indirizzati da tempo sull'incremento della densità di registrazione. La densità areale
è un parametro che indica la quantità di dati che è possibile ospitare per unità di superficie e si esprime in Gbit per pollice quadrato. Un altro parametro, diverso però dal precedente, è la densità delle tracce, che si esprime invece in
tracce per pollice (TPI), a cui si aggiunge la densità dei dati espressa in
bit per pollice (BPI). Le informazioni, cioè i bit, sono memorizzati magnetizzando delle piccole aree sul supporto magnetico come i dischi di un hard disk. Le testine successivamente leggono questa magnetizzazione e quindi le informazioni. à‰ intuibile che minori sono le dimensioni delle zone magnetizzate, maggiore è il numero di informazioni che si possono memorizzare sulla stessa superficie. I problemi iniziano a sorgere a questo punto. Le dimensioni dei singoli bit sono infatti molto ridotte, e non si può ridurre il numero di particelle di materiale magnetiche che li compongono Esistono, inoltre alcuni effetti fisici, come quello chiamato superparagnetico, che impongono altri limiti. In sostanza il problema può essere visto in questi termini: occorre ridurre le dimensioni dei bit, ma lasciandoli con un campo magnetico tale da poter essere ancora identificati e separati da quelli adiacenti. La soluzione trovata è stata la registrazione perpendicolare, dove la magnetizzazione avviene non in senso longitudinale rispetto alla superficie del disco, ma in senso verticale. Questo richiede, fra l'altro, un campo magnetico maggiore per la registrazione, cosa che, a sua volta, ha richiesto l'impiego di materiali magnetici diversi e una maggiore precisione per le testine preposte a scrivere i bit. In termini di capacità , la densità di registrazione dei prodotti disponibili attualmente è di circa 300-400 Gbit per pollice quadrato, ma ci sono annunci di exploit tecnologici molto interessanti come per esempio quello di TDK che ha annunciato di aver raggiunto una densità
di 803 Gbit/pollice quadrato con testine TMR (Tunneling Magneto-Resistance).
[tit:Il futuro]
Per aumentare la densità di registrazione la tecnologia di registrazione magnetica perpendicolare è tuttavia soltanto una delle soluzioni su cui si sta lavorando.Tra le altre tecnologie va citata, per esempio quella
HAMR, acronimo di
Heat Assisted Magnetic Recording, che utilizza un raggio laser per riscaldare una ridotta area del supporto magnetico sotto al testina. Questa operazione permette di ridurre temporaneamente la coercitività dell'area consentendone quindi una migliore gestione. Una volta raffreddata l'area ritorna alla sua coercitività normale. I tempi necessari a questa operazione sono estremamente bassi, nell'ordine dei picosecondi e le difficoltà risiedono nel riscaldare esclusivamente l'area interessata e non quelle immediatamente adiacenti. Ovviamente l'area interessata al riscaldamento è legata al diametro del raggio laser utilizzato.
Un esempio di bit patterned media.
Un'altra tecnologia è quella chiamata
bit patterned media. Questa tecnologia si basa sulla realizzazione di particolari disegni geometrici per la struttura delle aree che costituiscono il supporto di registrazione.
Lo scopo è quello di permettere una maggiore separazione fra le zone che ospitano le informazioni, riducendo in parte gli inconvenienti indotti dal fenomeno del
superparamagnetismo. Questa tecnologia consente infatti di separare in modo migliore i singoli bit, permettendo di incrementare la densità di registrazione. Potenzialmente il ricorso ai bit patterned media permetterebbe di registrare dati su supporti magnetici in modo stabile a densità superiori a 1 Tbit per pollice quadrato. Alcuni limiti per questa tecnologia sono indotti dal processo utilizzato per la realizzazione di questi pattern geometrici. I processi litografici, infatti, si stanno evolvendo, ma non offrono ancora una precisione adeguata. Per rendersi conto dei problemi a cui si va incontro nella realizzazione di pattern così piccoli, diamo uno sguardo al rapporto fra le dimensioni. Se prendiamo come riferimento una densità nell'ordine delle centinaia di Gbit per pollice quadrato, più o meno un valore simile a quello di un hard disk attuale, la distanza fra il centro delle aree registrazione dei singoli bit è di circa 80-90 nanometri. Passando a una densità di 1 Tbit per pollice quadrato, questa distanza scenderebbe a circa 27 nanometri, un valore molto basso, ma raggiungibile se si considera che per realizzare i microprocessori di prossima generazione si utilizzerà un processo produttivo a 32 nanometri. Se si vuole salire però a una densità di 10 Tbit per pollice quadrato, la distanza fra i centri delle aree magnetiche cala a meno di 10 nanometri. In realtà anche questo inconveniente sembra che si possa risolvere. La soluzione potrebbe consistere in un'altra tecnologia promettente chiamata
Self Ordering Magnetic Array che consente di disporre dei pattern senza usare la litografia. In questo caso si parla di dimensioni di circa 3 nanometri, che corrispondono a poche decine di atomi.