Kolmý zápis - boost pro kapacitu disku

2. 8. 2006 07:00    Rubrika: Technologie    Autor: Vladimír Dutka

Napadlo vás někdy, proč se nedělají do notebooků pevné disky s větší kapacitou? Odpověď je celkem snadná, tradiční technologie výroby totiž dosáhla svých hranic, konkrétně limitu hustoty magnetických částic na plotnách. Je tu však řešení, jak se tomuto problému elegantně vyhnout. Nejde přitom o nijak nový nápad, naopak první pokusy proběhly kdysi s floppy disky.

Princip ukládání dat na pevný disk tkví ve zmagnetizování mikroskopických regionů na plotně disku. Ty se pak chovají jako binární jednotky v závislosti na své magnetické polaritě, respektive její změně. Současným trendem je skládat tyto částice za sebe podélným zápisem (longitudinal recording), viz. obrázek. Toto řešení se ale ukazuje být slepou vývojovou uličkou. Další zmenšování těchto částic by totiž vedlo k jejich vysoké nestabilitě (superparamagnetismus), a tedy k samovolné ztrátě dat například už při fluktuaci teploty. Dnes je tedy odhadovaná maximální hustota plotny disku 100-200 Megabitu / čtvereční palec a současná technologie jednoduše nedovolí zvýšit kapacitu bez nějaké zásadní změny.

Náčrtek detailu plotny pevného disku

Ta přišla v podobě metody kolmého zápisu (Perpendicular recording). Regiony a grainy v nich již nejsou vyskládány na plotně horizontálně, nýbrž vertikálně, z čehož pramení zásadní výhoda: hustota jejich rozmístění po ploše plotny se zvětší až desetkrát. To je zapříčiněno jednak fyzickou podstatou umístění a zadruhé faktem, že v tomto uspořádání se částice chovají stabilněji, a tím pádem mohou být ještě zmenšeny. Odhadovaná maximální hustota by mohla dosahovat až 1 Terabitu / čtvereční palec. Tento nápad je přitom starý už circa 30 let, ale zásadní problém byl v použitých materiálech. I v roce 2000 byl problém se spolehlivostí prvních prototypů zapříčiněn především nevyhovujícími materiály. Jediným dalším problémem, který je však téměř zanedbatelný, je větší výška plotny disku, protože (jak je z obrázku patrné) pod magnetickou vrstvou je ještě vrstva magneticky "měkká", která je nezbytná pro správné působení magnetických sil.

Porovnání schémat podélného (nahoře) a kolmého zápisu

První náznaky úspěchu slavila firma Hitachi v roce 2000 se svým diskem o hustotě 52.5 Gbits/inch² a poté Seagate, který překonal hustotu 100 Gbits/inch². Od té doby se ale kromě usilovného výzkumu nedělo v podstatě nic zásadního, až začátkem roku 2005 se objevil první komerčně dostupný disk. Vyrobila ho Toshiba a byl to typ 1,8'', tedy pro různá mobilní zařízení a nesl označení MK8007GAH a MK4007GAL. První měl dvě plotny a kapacitu 80 GB(!) a druhý jednu o kapacitě poloviční a počítá se s nimi například do další generace iPodů. Další disky byly od firmy Seagate v lednu letošního roku (2006), a to typu 2,5'' do notebooků – Momentus 5400.3. Ta samá firma také (v dubnu) vyrobila první sériově vyráběný 3,5'' HDD s technologií kolmého zápisu. Šlo o model Cheetah 15K5 s kapacitou až 300 GB a 15.000 otáčkami za minutu. Po něm hned následovala Barracuda 7200.10 s kapacitou až 750 GB.

Nás, uživatele notebooků, asi nejvíce potěšila zpráva Toshiby z června letošního roku, že má přichystaný disk velikosti 2,5'' pro notebooky s kapacitou 200 GB. Do budoucna se s touto technologií musí počítat a zásadní hráči na poli komponentů pro notebooky ji naštěstí již dokázali zkrotit. V následujících měsících a letech si tedy zvykneme počítat GB ve velkém.