Une technique de nanofabrication double la capacité du disque dur

Les chercheurs de HGST , un important fabricant de disques durs, a montré qu'une technologie de fabrication émergente appelée nano-impression pourrait être utilisée pour doubler la capacité de stockage de données des disques durs actuels. Ils disent le travail en instance de brevet , fait en collaboration avec une société appelée Empreintes moléculaires , pourrait conduire à un processus de fabrication rentable d'ici la fin de la décennie.

Les disques durs stockent des données dans un matériau magnétique à la surface d'un disque en rotation. Lors de la fabrication, ce matériau est déposé sous la forme d'un film mince. Les informations sont ensuite écrites sur le disque en modifiant l'orientation magnétique d'unités individuelles distinctes du matériau, appelées grains. Un groupe de grains forment ensemble une région qui peut stocker un seul bit. Depuis les années 1950, lorsque la technologie a été inventée, les fabricants de disques durs ont continuellement trouvé des moyens de continuer à augmenter la capacité de stockage de données en réduisant un peu la zone requise pour stocker un peu, plus récemment en utilisant de moins en moins de grains groupés pour chacun.

Points de données : Les chercheurs de HGST ont créé le modèle ci-dessus, qui contient des îlots magnétiques pour stocker des données, en utilisant une technique émergente appelée nanoimpression.

Aujourd'hui, l'industrie se heurte à des limites à cette stratégie, en partie parce que le magnétisme des particules devient moins stable lorsqu'elles sont très petites, un phénomène connu sous le nom de superparamagnétisme. Si je prends un aimant permanent et que je le rends assez petit, il devient non magnétique, explique Currie Munce , vice-président de HGST Research.

Il existe également des limites physiques quant à la taille des régions d'enregistrement. Si vous continuez à essayer de rapprocher de plus en plus ces zones magnétisées, elles atteignent finalement un point où elles peuvent sentir leurs voisines à un point tel qu'elles ont tendance à se retourner, explique Grant Willson , professeur de science des matériaux à l'Université du Texas à Austin. Cela provoque une perte de données. Willson est cofondateur de Molecular Imprints, bien qu'il n'ait pas participé à cette recherche.

Les chercheurs savent depuis des années que la structuration d'un disque avec des points magnétiques nanoscopiques physiquement isolés permet d'emballer plus d'informations que d'appliquer le matériau sous la forme d'un film continu. Le défi a été de développer un moyen économique de fabriquer des disques avec les motifs nanoscopiques précis dans les pistes circulaires nécessaires à la tête d'enregistrement pour faire son travail.

Les chercheurs de HGST ont annoncé lors de la réunion SPIE du mois dernier sur la lithographie avancée qu'ils avaient utilisé leur processus exclusif de nano-impression pour modeler un substrat de disque avec des points de 10 nanomètres de large, étroitement emballés et en pistes circulaires. Ils ont montré qu'une tête d'enregistrement peut lire et écrire des informations à partir de ces points, et ils ont signalé que leur processus pouvait imprimer 1,2 billion d'îlots magnétiques par pouce carré, suffisamment pour stocker environ un téraoctet sur un disque de 2,5 pouces, soit le double de la capacité de appareils d'aujourd'hui. (Le disque le plus spacieux actuellement vendu par HGST peut stocker quatre téraoctets de données.) Étant donné que les points peuvent être encore plus petits, la méthode permettrait en théorie plusieurs générations supplémentaires de gains de capacité.

La nano-impression, technique apparue au milieu des années 1990, consiste à appliquer un matériau souple sur une surface puis à l'emboutir avec un matériau dur recouvert de motifs spécifiques. Les empreintes qui en résultent guident alors la modification de la surface, telle qu'une gravure ou un dépôt de matière supplémentaire. Le matériau souple est ensuite retiré, ne laissant que les nouveaux motifs sur la surface d'origine. Les industries de l'enregistrement magnétique et des semi-conducteurs considèrent toutes deux cette technique comme une solution prometteuse au puzzle de la fabrication fiable de structures et de motifs inférieurs à environ 20 ou 30 nanomètres.

Pour concevoir leur timbre, les chercheurs de HGST ont utilisé des molécules appelées copolymères séquencés, qui peuvent être conçues pour s'aligner en motifs répétés sur une surface traitée, une technique appelée auto-assemblage dirigé. Nous pensons que nous pouvons mettre en œuvre [le processus] dans la fabrication, dit Munce.

Les ingénieurs de HGST s'efforceront également de rendre les points aussi petits que possible physiquement (voir l'astuce de fabrication offre un bond de cinq fois dans la capacité du disque dur). Munce dit que dans 15 ou 20 ans, ils se heurteront à une autre limite de taille. D'ici là, dit-il, en apportant plusieurs autres améliorations à la technologie, je me serai peut-être acheté un autre facteur 20 de gains de capacité.

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