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磁存储技术的未来发展趋势

发布时间: 2023-04-04 07:28:04

㈠ 磁存储技术的介绍

未来信息领域的中心问题就是存储,只有存储容量的不断增大,才能满足信息社会高速发展的需要。

㈡ 超顺磁效应的前景

如果按现在的的存储密度增长速度,未来的5到10年内数据位将变得非常小,以至于现有的技术对超顺磁效应失去作用。所以,包括Seagate、HItachi-IBM和Fujits在内的主要硬盘制造商都在围绕这个问题开展研究,有些技术在实验室里已经取得成功,进入到装备研制阶段。其中热辅助磁头记录技术被Seagate和Hitachi共同看好,也有另外一些技术为个别厂家多独有。下面按照思路的不同逐一进行简要介绍。 从磁性材料的特性方面着手,寻找更为稳定的磁介质(如铁铂粒子),可以在一定程度上解决超顺磁效应的问题。不过,随之而来的问题是:现有的磁头无法将数据写到这类介质上,于是希捷公司正在研究一种热辅助磁记录技术 (Heat Assisted Magnetic Recording,HAMR),使用激光热辅助手段将数据记录到高稳定性介质上,而且随后的快速冷却又可以使已写入的数据变得稳定。
不管怎样,目前激光技术完全可以为这一思路提供支援,是一条滚握可行的技术路线。Hitachi-IBM也十分看好这条路线,他们给这项技术的名称是“热辅助记录”(Thermal Assisted Recording,TAR)。 为了提高存储密度,惯常的思路是不断缩小磁颗粒的尺寸,这也是造成超顺磁效应的主要原因。既然如此,如果反其道而行之,岂不是很好?你也许会问:磁颗粒增大对存储密度是否有影响呢?答案是否定的。过去,每个存储单元都是由许许多多的小颗粒组成,如果用一个大颗粒替代成千上万的小颗粒,既不会有热搅动,也不会有磁转变噪音,非常有利于提高磁记录信息的稳定性,也不会对存储密度构成影响。工程师们把这个大颗粒称作“单域磁岛”(single domain magnetic island),或者可以简称“磁岛”,而将这种利用纳米工艺制作的磁记录层称作晶格化磁介质(patterned magnetic media)。大穗庆
希捷也向外公布一项名为“自组织磁性颗粒阵列”(self-organized magnetic array,简称SOMA)的磁层制造工艺。这种工艺可以让3-4纳米直径的铁铂合金颗粒在记录层表面形成规则的密排分布;如果一个晶粒代表1bit的二进制信号,那么硬盘的存储密度突破每平方英寸50Tbit就成为可能。
过去的硬盘磁层是采用溅射工艺制作的,而独立磁岛的制作有可能需要借助于纳米压印法制作出一个纳米尺度的框架模型,然后往模型中浇注磁粉。这种工艺相对复杂,制作成本也会提高。不过,基于独域磁岛的思想,希捷还公布了一项名为“自组织磁阵列”(Self-Organized Magnetic Array,简称SOMA)的磁层制造工艺。据族高说这种工艺可以让3~4纳米直径的铁铂合金颗粒在记录层表面形成规则的密排分布。果真如此,未来前景便一片光明了。

㈢ 磁存储技术的词条简介

现在世界各国,特别是发达国家对磁存储技术的发展极其重视。要提高磁信息存储容量,就必须不断减小用于记录信息的磁性颗粒的尺寸,但当尺寸减小到一定程度时,超顺磁效应就会影响到记录的磁信息的稳定性,所以必须开发新型高密度磁记录技术,本文简要介绍近年来硬磁盘技术的主要进展。

㈣ 居里点最低的铁磁材料

这里首先引入一个很重要的概念----铁磁质。­在各种磁介质中最重要的是以铁为代表的一类磁性很强的物质,它们叫做铁磁质。铁磁质的磁感强度B与磁场强度H 的关系是非线性关系,一般用磁化曲线来描述。铁磁质的磁化过程是不可逆的,具有磁滞现象,整个磁化过程形成磁滞回线。不同铁磁质的磁滞回线其形状各不相同,这种不同表示它们各具有不同的剩磁 Br和矫顽力 Hc。

从铁磁质的性能和用途来说,,它主要按照矫顽力的大小分为软磁材料和硬磁材料两大类。矫顽力很小的(约 Hc ~1安培/米)为软磁材料;矫顽力大的( Hc ~104-106安培/米)为硬磁材料。软磁材料(如纯铁、硅钢、坡莫合金等)的磁滞回线比较“瘦”,从而在交变磁场中的磁滞损耗小。而硬磁材料(如碳钢、钨钢、铝镍钴合金等)的磁滞回线较“胖”,它们一旦磁化后对外加的较弱磁场有较大的抵抗力,或者说它们对于其磁化状态有一定的“记忆能力”。

铁磁质的磁化机理可以用“磁畴”理论来解释。在铁磁体内存在着无数个线度约为10-4m的原本已经磁化了的小区域,这些小区域叫磁畴。在每个好差灶小区中,所有原子的磁矩已经向着同一个方向排列整齐了,每一个磁畴即相当于一个小磁铁。在未磁化的铁磁质中,各磁畴的磁矩取向是无规则的,杂乱无章的,磁性互相抵消,因而整块铁磁质在宏观上没有明显的磁性。当给铁磁质加上外磁场并逐渐增大时,磁矩方庆物向与外加磁场方向相近的磁畴逐渐扩大,而方向相反的磁畴逐渐缩小。当外加磁场大到一定程度后,所有磁畴的磁矩也都指向同一个方向了,这时铁磁质就达到了磁饱和状态。磁滞现象的基本原因,就是磁畴壁很难按原来的形状恢复。有趣的是,股价运动中也会形成类磁畴现象 。将磁性材料的磁化曲线在时间轴上展开,就会发现它与艾略特波浪理论的推进浪有着惊人的吻合。(见注释①)

值得注意的是,当温度高达一定程度时,铁磁材料的上述特性将消失而成为顺磁质。这一现象是居里发现的,因而人们将铁磁材料的这一转变温度叫做居里点。几种常见铁磁质的居里点分别为:铁1040K,钴1390K,镍630K。

软磁材料的磁滞损耗低,因此被广泛应用于电力电子技术中的磁性元器件上。所采用的有硅钢、软磁铁氧体、高磁导铁镍合金(坡莫合金),非晶和纳米晶合金以及磁粉芯和薄膜等。各种软磁材料都有自己的优点,都有自己能显示出综合素质的应用领域,并且在低频、中频和高频领域的应用中进行着激烈的竞争,这也推动各友扮种软磁材料向前发展。为此对某种软磁材料的判断,不能停留在以往的认识水平上,要不断提高对发展中的软磁材料的认识,才能跟上技术发展的步伐。理想的软磁材料只是一个追求的目标。

作为例子,这里只讨论一下硅钢。硅钢是低频大功率磁性元器件常用的软磁材料,它稳定性好,环境适应性强,磁通密度高,成本低,适用于大规模生产,而且批量之间性能差异小。近十年来,从多方面对它进行改进,使性能不断提高,工作频率扩大到400Hz~10KHz中频,最高达到200KHz~315KHz高频。不但用于大功率电源变压器,也可用于追求体积小和环境适应性好的高频小功率开关电源变压器。调整硅钢中的硅含量,从3%增加到6.5%,可以使它性能趋向最佳,磁导率升高,损耗下降,磁致伸缩系数变小。20世纪90年代初,日本开发成功用化学沉积法生产6.5%硅钢带材的大规模生产工艺。到1998年可大量生产0.50~0.05mm厚6.5%硅钢,宽度最大为640mm,并生产出硅含量梯度分布的低剩磁硅钢,磁通变化量△B可达1.2T左右,远大于3%硅钢的0.5T,可用于大功率脉冲变压器。2001年我国也试制成功6.5%硅钢。可以作为400Hz~10KHz中频磁性元器件大量使用的软磁材料.用它们制造中频电源变压器,在保证一定损耗的条件下,工作磁通密度比3%硅钢高,用铁量减少。

减少硅钢带材厚度,可使涡流损耗下降。到20世纪90年代,采用三次再结晶轧制和处理工艺,轧制出0.081mm和0.032mm厚的薄硅钢,克服饱和磁通密度随厚度下降的缺点,仍为2.03T。在50Hz 1.7T下的损耗,0.081mm厚硅钢为0.37w/kg,0.032mm厚硅钢为0.21w/kg,比0.30mm厚硅钢的1.02w/kg大幅下降。不但使50Hz大功率磁性元器件采用硅钢可以达到现在损耗的最低水平,而且可以扩展硅钢使用的工作频率到20KHz以上,已见到硅钢用于200KHz~315KHz高频磁性元器件中的报导。

对硅钢的进一步改进已进入到磁畴范围。采取磁畴细化处理工艺,可以使损耗P1.5T/50Hz比原来再下降0.1W/kg。磁畴细化处理工艺包括机械刻痕、脉冲激光照射、直流激光照射、齿形辊刻槽等。日本采用磁畴细化硅钢制造的节能型电力变压器,比我国用取向硅钢制造的S9型电力变压器空载损耗低35%以上。如果变压器和直流大功率电源的整流变压器用这种磁畴细化硅钢制造,其节能效果将不亚于节能型电力变压器,值得注意。

提起硬磁材料,人们自然而然想到磁存储技术。1898年,丹麦工程师波尔逊首次用磁存储方法将声音记录于钢丝上,然后重新播放。自此以来,磁性材料在当今信息时代的应用越来越广泛,利用它可对多种图像、声音、数码等信息转换、记录、存储和处理。随着新型电视机、计算机、摄像机和录音机的发展,这些磁信息材料的应用就越来越重要了,出现了多种磁记录方法。在数字化信息时代,多媒体技术的发展令人瞩目,网络技术先声夺人。磁记录和磁存储获得越来越广泛的应用,用于记录存储高密度大容量信息的磁带、磁盘等发挥了关键作用。目前在视音频设备中使用最多的是涂布型磁带。因磁粉分布不均而产生噪声。随磁粉密度提高,进一步提高轴比及形状尺寸的均一性,已生产出S/N好、容量大的涂布型磁带;所用的强磁性磁粉有Fe3O4、针状的γ-Fe2O3、Fe金属粒子或超微粒结构等。为进一步提高磁记录密度,获得足够的输出信号,要求磁粉有更高的剩磁Br和矫顽力Hc以及最大磁能积。其办法之一是在γ-Fe2O3外延掺杂Co离子,以形成高保磁微粒,其灵敏度提高,高频特性变好。目前磁盘、软磁盘和硬磁盘已经形成了巨大的产业。进入21世纪,磁记录介质和驱动器的全世界年总产值将达1000亿美元,磁存储介质的存储密度在近20年中有飞快的发展、差不多每5年增加10倍,磁硬盘技术的发展可以代表磁记录存储的趋势。

磁存储的优点是便于录放。与光存储介质相比,虽然磁存储介质的分辨率低,寿命也有限,但在数据的备份保存上有其存储量大、成本较小的优势,今后一段时间内,磁存储介质在录制和备份上的地位依然是稳固的。随着研究与开发的深入,科学家们将不断研制出一系列高科技磁盘,将磁存储技术推向一个新阶段。

㈤ 磁储存与光储存哪个好 优缺点各是什么

磁存储易保存,但存储能力不如光存储介质,光存储保存寿命较长,质量小,但介质更易易损坏,目前的光存储技术还不完善,容量不如磁存储.
从发展前景上看,光存储前景更广扩,不可估量,而磁存储目前只是完善和提高容量了,没有太多可挖掘的东西了

㈥ 3D磁性纳米网络的突破有望促成新一代存储技术

3D纳米网络有望成为现代固态物理学的一个新时代,在光子学、生物医学和自旋电子学方面有许多应用。三维磁性纳米结构的实现可以实现超快速和低能量的数据存储设备。由于这些系统中相互竞争的磁相互作用,可以出现磁电荷或磁单极,它们可以作为移动的、二进制的信息载体使用。

维也纳大学的研究人员现在已经设计出了第一个承载非结合磁电荷的三维人工自族昌旋冰晶格。发表在《npj计算材料》杂志上的研究结果首次从理论上证明,在新的晶格中,磁单极在室温下是稳定的,并且可以被外部磁场按需引导。

在一类被称为自旋冰的磁性材料中观察到了新兴的磁单极。然而,原子尺度和其稳定性所需的低温限制了其可控性。这带来了二维人工自旋冰的发展,其中单原子矩被排列在不同格好咐子上的磁性纳米片所取代兆袜扒。规模的扩大允许在更容易获得的平台上研究出现的磁单极。颠倒特定纳米岛的磁取向,使单极子进一步传播一个顶点,留下一个痕迹。这种痕迹,即狄拉克弦,必然会储存能量并束缚单极子,限制其流动性。

Sabri Koraltan和Florian Slanovc周围的研究人员,在维也纳大学Dieter Suess的领导下,现在已经设计出了第一个三维人造自旋冰晶格,结合了原子和二维人造自旋冰的优点。

在与维也纳大学的纳米磁学和磁学小组以及美国洛斯阿拉莫斯实验室理论部的合作中,利用微电磁模拟研究了这种新晶格的优点。在这里,平坦的二维纳米片被磁性旋转椭圆体所取代,并使用了高对称性的三维晶格。该研究的第一作者之一Sabri Koraltan说:"由于基态的退行性,狄拉克弦的张力消失了,解除了对磁单极的约束。"研究人员将该研究进一步推进到下一步,在他们的模拟中,一个磁单极通过施加外部磁场在晶格中传播,证明了其作为信息载体在三维磁纳米网络中的应用。

Sabri Koraltan补充说:"我们利用新晶格中的第三维和高对称性来解除磁单极的束缚,并在所需的方向上移动它们,几乎像真正的电子一样。"另一位第一作者Florian Slanovc总结说:"单极子在室温及以上的热稳定性可以为突破性的新一代三维存储技术奠定基础。"

㈦ 磁储存与光储存哪个好 优缺点各是什么

光盘拥有数据存取速度比较快,通用性好等优点,不过也有容量太小,发热量大,启动慢,如果用来录制影像则不适合后期编辑等缺点
硬盘作为目前高端主流机型的储存介质,拥有的最大优势就是大容量存储,可以满足长时间拍摄要求,不足这处是硬盘的稳定性有待提高,并且录制影像的画质不如磁带的储存格式,不适合进行后期编辑

㈧ 利用磁存储原理来存储数据的存储器是什么啊

MRAM,磁存储器,利用巨磁阻效应,即横向磁场改变电阻。

㈨ 磁存储技术的磁储存进展

3.1垂直记录技术其采用单极型SPT(Single Pole TypeHead)磁头方式进行记录。随着记录密度的增加,对介质的矫顽力提出更高的要求。对应Tb/in2级记录,矫顽力大于796KA/m(10KOe),进而对记录磁头的写磁场提出更高的要求。近年来对垂直记录磁头的研究主要集中在:①磁轭结构的开发。H.Muraoka等提出一种极尖驱动型单极磁头。该磁头记录磁场强,写性能高,电感低,适用于高矫顽力介质。在此基础上K.Ise等又开发出CF-SPT(Cusp Field Single Pole Type Head)型单极磁头。这种磁头效率高,灵敏度高(灵敏度是传统单极型磁头的3倍),而且具有很强的抗外部杂散磁场干扰能力,容易制造,容易与MR型读出磁头组合。② 高性能主极材料。Fe基主极材料与软磁底层结合可实现高记录场。采用双层结构的高Bs主极可显着改善重写性能,抑制非线形翻转漂移。在垂直磁记录中,同样使用的是现有的巨磁电阻磁头读出。对于相同剩磁的介质,如果膜厚增加3倍,记录位缩小x3倍,GMR也能有效的检测到。
3.2反铁磁耦合介质AFC(Anti Ferromagneticallycoupled media)由二层(或多层)被非磁耦合层相隔离的磁性层构成的。上磁性层为主记录层(ML),下磁性层为稳定层(SL),它的优势是:在没有降低主磁层厚度、降低磁化强度的条件下,减小复合介质的总面磁矩,进而降低了退磁场,增加了记录信息的稳定性,提高了介质的信噪比。这种结构还增加了复合系统的有效体积。它的多层结构(AFM ),含有多层稳定层和间隙层。通过调整间隙层、稳定层的厚度等参数,增加耦合强度,最大可能减小面磁矩,增加有效厚度和体积,从而提高介质的热稳定性。目前IBM公司已在其Travelstar等多款硬磁盘中使用AFC介质。
3.3热辅助磁性记录HAMR(Heat Assisted MagneticRecording)技术的居里点记录技术。其原理是所有磁性材料都有一个居里点温度,当磁性材料被加热到该温度时,材料的矫顽力趋于零。介质矫顽力的大小、记录的难易、信号的稳定性三者的关系是:矫顽力较低时,容易记录,但记录信号不稳定;矫顽力较高时,记录信号稳定,但很难记录,对磁头强度要求非常高。鉴于此,提出热辅助记录技术。即在高矫顽力介质(如铁铂合金)的记录过程中,采用激光照射等手段将照射区域中的温度瞬间加热至居里点温度附近,此时介质的矫顽力下降,用传统的普通磁头即可记录信息。记录完毕后,随着记录区域冷却,介质又恢复到原来的高矫顽力状态,记录相当稳定。采用这种方法,克服了高矫顽力介质难于记录的困难,同时提高了信息位的热稳定性,进而升级面记录密度。Seagate公司拟将此技术应用到硬盘驱动器中,估计比现行的面密度提高约2个数量级。
3.4图案化磁信息存储介质该技术为克服超顺磁极限、提高磁记录介质记录密度的一种有效途径。在这种技术中,介质是由非磁母体隔离的纳米级岛状单畴磁性斑点阵列组成,每位信息存储在一个单畴磁斑上,即存储数据的信息位恰如彼此相互独立的“点” ,这样就减少了相互间的干扰和数据信息位损坏的危险,大大提高了记录信息的温度稳定性。近年来随着纳米制造技术的发展,提出了多种制备图案化介质的方法,如光刻法(Lithography),聚焦离子束法(Focused Ion Beam)等。这种技术的实施,可望将磁信息存储密度提高到1Tb/in2以上,但目前还有一些问题需要解决。
磁记录技术从1898年诞生,已经跨越了一个多世纪。随着各方面技术的不断发展,到目前为止,使用热辅助磁记录技术的硬盘磁头产品,最高可支持每平方英寸2.5Tb的存储密度。东芝公司宣布已经在图案化介质技术获得了突破,不久将实现每平方英寸5Tb的存储密度,磁记录技术迄今依然是最重要的记录技术。