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Calentando la memoria magnética
La demanda de almacenamiento de datos sigue aumentando, incluso cuando los consumidores esperan que el costo por bit siga bajando. Sin embargo, los materiales de grabación magnética que se utilizan en los discos duros actuales están alcanzando sus límites de almacenamiento y probablemente llegarán al máximo en cinco años. Para competir con tecnologías más nuevas como flash, las empresas que las fabrican necesitan algo nuevo.
Piruleta láser : El dispositivo con forma de piruleta que se muestra en la micrografía electrónica de barrido en la parte superior es una antena óptica hecha de oro. Con 50 nanómetros de diámetro en su parte más ancha, es parte de un prototipo de sistema de almacenamiento magnético que está desarrollando Seagate. Cuando se agrega al cabezal de escritura de datos magnéticos de un disco duro, que se muestra a continuación, acopla la luz láser a pequeños puntos en los medios de almacenamiento magnético.
Ahora los investigadores de Seagate han demostrado la viabilidad de una nueva tecnología que podría ampliar la capacidad de registro de datos magnéticos durante muchos años más. Llamada grabación magnética asistida por calor, implica explotar las regiones magnéticas de un disco con calor para hacer posible el uso de medios de grabación más estables. Debería permitir registrar datos a densidades 50 veces mayores de lo que será posible cuando las tecnologías actuales alcancen sus límites.
Dentro de unos años, la industria de la grabación magnética tendrá que encontrar una nueva forma de avanzar, porque los materiales que se utilizan actualmente se están acercando a sus límites físicos, dice. Randall Victor , profesor de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad de Minnesota.
El disco duro dentro de la mayoría de las computadoras está formado por uno o más discos giratorios recubiertos con una película magnéticamente sensible que consiste en granos diminutos e irregulares. Los datos se registran cuando una pequeña cabeza se mueve sobre el disco, volteando la magnetización de uno de estos granos para que apunte hacia arriba o hacia abajo, para un 1 o un 0.
A medida que aumentamos la densidad de almacenamiento, tenemos que hacer que los granos sean más pequeños, dice Ed Schlesinger , jefe del departamento de ingeniería eléctrica e informática de la Universidad Carnegie Mellon, en Pittsburgh. Pero se llega a un punto en el que los granos se vuelven tan pequeños que se vuelven inestables y su estado magnético puede verse alterado por pequeñas fluctuaciones de temperatura.
El problema no se puede solucionar simplemente cambiando a soportes de grabación más estables porque los cabezales de grabación actuales no pueden escribir en ellos. Por eso, Seagate ha estado desarrollando cabezales de grabación magnética que integran un elemento calefactor. Expulsar granos más magnéticamente estables con un pulso corto de calor hace que sea mucho más fácil darles la vuelta. Cuando el medio se enfría de nuevo, los datos se congelan.
Sin embargo, la grabación magnética asistida por calor todavía presenta un tremendo desafío científico y de ingeniería. El calor lo proporciona una ráfaga láser rápida que debe enfocarse hacia un punto del tamaño de un grano individual, menos de 100 nanómetros de diámetro. Esto es imposible de hacer usando ópticas convencionales. En cambio, requiere una nueva generación de ópticas que funcionen en lo que se conoce como campo cercano. La tecnología Seagate utiliza antenas ópticas, que pueden enfocar la energía de la luz en áreas más pequeñas que cualquier instrumento basado en lentes.
Los investigadores de Seagate han demostrado ahora que la grabación magnética asistida por calor se puede realizar de forma fiable. Utilizaron un cabezal de escritura magnética equipado con óptica de campo cercano para escribir datos en un disco duro recubierto con un medio de grabación estable. Hoy en la revista Fotónica de la naturaleza , los investigadores describen su sistema e informan que registran datos a densidades de 250 gigabits por pulgada cuadrada.
Esta densidad solo coincide con la de los discos duros que se encuentran en las computadoras portátiles de hoy. Pero ese no es el punto, dicen los investigadores. Este es un tour de force en la ciencia y la ingeniería de esta tecnología, dice Schlesinger.
El prototipo de Seagate está hecho casi en su totalidad con componentes que se encuentran en los discos duros actuales, dice Ed Gage, director ejecutivo de investigación sobre sistemas de grabación de la empresa. El prototipo utiliza un medio de grabación diferente al de los discos duros actuales, pero puede instalarse utilizando los mismos procesos que ya se emplean en la industria. Asimismo, el cabezal de escritura es el mismo que los que ya está fabricando la empresa, salvo el añadido de la óptica.
La compañía ahora planea aumentar la densidad de grabación. El sistema experimental necesita trabajo de ingeniería adicional, dice William Challener, otro investigador del proyecto Seagate. El tamaño de la luz logrado en el prototipo fue de unos 70 nanómetros; otros investigadores han demostrado 20 nanómetros en el laboratorio, y la compañía espera igualarlo. También queda trabajo por hacer en la integración de un sistema de control electrónico para el láser en un disco duro.
Mientras tanto, otros están trabajando en una segunda tecnología para impulsar el almacenamiento magnético. Este enfoque, llamado patrón de bits, implica aumentar la densidad y la estabilidad de los bits magnéticos mediante la creación de matrices con patrones de granos magnéticos a nanoescala de forma muy regular.
Cada uno de estos enfoques tiene fortalezas y debilidades muy diferentes, dice Barry Schechtman , director ejecutivo emérito de la Consorcio de la industria de almacenamiento de información . Pero existe un fuerte consenso de que dentro de cinco a diez años, solo uno no será suficiente. Necesitaremos una combinación de patrones de bits y grabación magnética asistida por calor.