Réchauffer la mémoire magnétique

La demande de stockage de données ne cesse d'augmenter, même si les consommateurs s'attendent à ce que le coût par bit continue de baisser. Cependant, les matériaux d'enregistrement magnétique utilisés dans les disques durs d'aujourd'hui atteignent leurs limites de stockage et atteindront probablement leur maximum d'ici cinq ans. Pour rivaliser avec les nouvelles technologies telles que le flash, les entreprises qui les fabriquent ont besoin de quelque chose de nouveau.

Sucette laser : Le dispositif en forme de sucette montré dans la micrographie électronique à balayage en haut est une antenne optique en or. Mesurant 50 nanomètres de diamètre dans sa partie la plus large, il fait partie d'un prototype de système de stockage magnétique développé par Seagate. Lorsqu'il est ajouté à la tête d'écriture de données magnétiques d'un disque dur, illustré ci-dessous, il couple la lumière laser à de minuscules points sur les supports de stockage magnétique.

Maintenant, les chercheurs de Seagate ont démontré la faisabilité d'une nouvelle technologie qui pourrait étendre la capacité d'enregistrement de données magnétiques pendant de nombreuses années. Appelé enregistrement magnétique assisté par la chaleur, il consiste à faire exploser les régions magnétiques d'un disque avec de la chaleur pour permettre d'utiliser des supports d'enregistrement plus stables. Il devrait permettre d'enregistrer des données à des densités 50 fois supérieures à ce qui sera possible lorsque les technologies d'aujourd'hui atteindront leurs limites.

D'ici quelques années, l'industrie de l'enregistrement magnétique devra trouver une nouvelle voie, car les matériaux actuellement utilisés approchent de leurs limites physiques, selon Randall Victor , professeur de génie électrique et informatique à l'Université du Minnesota.

Le disque dur à l'intérieur de la plupart des ordinateurs est composé d'un ou de plusieurs disques en rotation recouverts d'un film magnétiquement sensible composé de minuscules grains déchiquetés. Les données sont enregistrées lorsqu'une petite tête se déplace sur le disque, renversant l'aimantation de l'un de ces grains de sorte qu'il pointe vers le haut ou vers le bas, pour un 1 ou un 0.

Comme nous augmentons la densité de stockage, nous devons rendre les grains plus petits, dit Ed Schlesinger , chef du département de génie électrique et informatique de l'Université Carnegie Mellon, à Pittsburgh. Mais vous atteignez un point où les grains deviennent si petits qu'ils deviennent instables et que leur état magnétique peut être altéré par de petites fluctuations de température.

Le problème ne peut pas être résolu simplement en passant à des supports d'enregistrement plus stables, car les têtes d'enregistrement d'aujourd'hui ne peuvent pas y écrire. Seagate a donc développé des têtes d'enregistrement magnétique intégrant un élément chauffant. Le sablage de grains plus stables magnétiquement avec une courte impulsion de chaleur permet de les retourner beaucoup plus facilement. Lorsque le support refroidit à nouveau, les données sont gelées.

L'enregistrement magnétique assisté par la chaleur présente cependant toujours un énorme défi scientifique et technique. La chaleur est fournie par un souffle laser rapide qui doit être focalisé jusqu'à un point de la taille d'un grain individuel – moins de 100 nanomètres de diamètre. Ceci est impossible à faire avec des optiques conventionnelles. Au lieu de cela, cela nécessite une nouvelle génération d'optiques qui fonctionnent dans ce que l'on appelle le champ proche. La technologie Seagate utilise des antennes optiques, qui peuvent concentrer l'énergie lumineuse sur des zones plus petites que n'importe quel instrument à lentille.

Les chercheurs de Seagate ont maintenant démontré que l'enregistrement magnétique assisté par la chaleur peut être effectué de manière fiable. Ils ont utilisé une tête d'écriture magnétique équipée d'une optique de champ proche pour écrire des données sur un disque dur recouvert d'un support d'enregistrement stable. Aujourd'hui dans la revue Photonique de la nature , les chercheurs décrivent leur système et rapportent des données d'enregistrement à des densités de 250 gigabits par pouce carré.

Cette densité ne correspond qu'à celle des disques durs des ordinateurs portables d'aujourd'hui. Mais là n'est pas la question, disent les chercheurs. C'est un tour de force dans la science et l'ingénierie de cette technologie, dit Schlesinger.

Le prototype Seagate est presque entièrement composé de composants que l'on trouve dans les disques durs actuels, explique Ed Gage, directeur exécutif de la recherche sur les systèmes d'enregistrement de l'entreprise. Le prototype utilise un support d'enregistrement différent de celui des disques durs actuels, mais il peut être posé en utilisant les mêmes processus déjà utilisés dans l'industrie. De même, la tête d'écriture est la même que celles déjà fabriquées par l'entreprise, à l'exception de l'ajout de l'optique.

La société prévoit désormais d'augmenter la densité d'enregistrement. Le système expérimental nécessite des travaux d'ingénierie supplémentaires, explique William Chalener, un autre chercheur du projet Seagate. La taille de la lumière obtenue dans le prototype était d'environ 70 nanomètres ; d'autres chercheurs ont démontré 20 nanomètres en laboratoire, et la société espère égaler cela. Il reste également du travail à faire sur l'intégration d'un système de contrôle électronique du laser dans un disque dur.

Pendant ce temps, d'autres travaillent sur une deuxième technologie pour augmenter le stockage magnétique. Cette approche, appelée bit patterning, consiste à augmenter la densité et la stabilité des bits magnétiques en créant des réseaux à motifs de grains magnétiques nanométriques de forme très régulière.

Ces approches ont chacune des forces et des faiblesses très différentes, dit Barry Schechtman , directeur général émérite de la Consortium de l'industrie du stockage d'informations . Mais il existe un fort consensus selon lequel cinq à dix ans, un seul ne suffira pas. Nous aurons besoin d'une combinaison de motifs de bits et d'enregistrement magnétique assisté par la chaleur.

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