Talerz dysku twardego - Hard disk drive platter
Talerz dysku twardego (lub dysków ) jest okrągły dysk magnetyczny, na którym dane są zapisywane na dysku twardym . Sztywność talerzy w twardym dysku jest tym, co nadaje im nazwę (w przeciwieństwie do elastycznych materiałów, z których wykonuje się dyskietki ). Dyski twarde zazwyczaj mają kilka talerzy, które są zamontowane na tym samym wrzecionie . Talerz może przechowywać informacje po obu stronach, co wymaga dwóch głowic na talerz.
Projekt
Powierzchnia magnetyczna każdego talerza jest podzielona na małe regiony magnetyczne o rozmiarach submikrometrowych, z których każdy służy do reprezentowania pojedynczej binarnej jednostki informacji. Typowy obszar magnetyczny na talerzu z twardym dyskiem (stan na 2006 r.) ma szerokość około 200–250 nanometrów (w kierunku promieniowym talerza) i rozciąga się na około 25–30 nanometrów w kierunku dolnym (kierunek obwodowy na talerz), co odpowiada około 100 miliardom bitów na cal kwadratowy powierzchni dysku (15,5 Gbit /cm 2 ). Materiałem głównej warstwy medium magnetycznego jest zwykle stop na bazie kobaltu . W dzisiejszych dyskach twardych każdy z tych obszarów magnetycznych składa się z kilkuset ziaren magnetycznych, które stanowią namagnesowany materiał bazowy. Jako całość każdy region magnetyczny będzie miał namagnesowanie.
Jednym z powodów, dla których stosuje się ziarna magnetyczne w przeciwieństwie do ciągłego ośrodka magnetycznego, jest to, że zmniejszają one przestrzeń potrzebną dla obszaru magnetycznego. W ciągłych materiałach magnetycznych zwykle pojawiają się formacje zwane kolcami Néela . Są to kolce o przeciwnej magnetyzacji i powstają z tego samego powodu, dla którego magnesy sztabkowe mają tendencję do ustawiania się w przeciwnych kierunkach. Powodują one problemy, ponieważ kolce znoszą wzajemnie swoje pole magnetyczne , tak że na granicach regionów przejście od jednego namagnesowania do drugiego nastąpi na całej długości kolców Neela. Nazywa się to szerokością przejścia.
Ziarna pomagają rozwiązać ten problem, ponieważ każde ziarno jest teoretycznie pojedynczą domeną magnetyczną (choć nie zawsze w praktyce). Oznacza to, że domeny magnetyczne nie mogą rosnąć ani kurczyć się, tworząc kolce, a zatem szerokość przejścia będzie rzędu średnicy ziaren. W związku z tym znaczna część rozwoju dysków twardych polegała na zmniejszeniu wielkości ziarna .
Produkcja
Talerze są zazwyczaj wykonane przy użyciu podłoża aluminiowego , szklanego lub ceramicznego. Od 2015 r. talerze dysków twardych do laptopów są wykonane ze szkła, podczas gdy talerze aluminiowe są często spotykane w komputerach stacjonarnych. W produkcji dysków cienka powłoka jest nakładana po obu stronach podłoża, głównie w procesie osadzania próżniowego zwanego rozpylaniem magnetronowym . Powłoka ma złożoną strukturę warstwową składającą się z różnych stopów metalicznych (w większości niemagnetycznych) jako podkładów, zoptymalizowanych pod kątem kontroli orientacji krystalograficznej i wielkości ziarna rzeczywistej warstwy nośnika magnetycznego na wierzchu, tj. filmu przechowującego bity informacji. Na wierzch nakładana jest ochronna powłoka na bazie węgla w tym samym procesie rozpylania. W końcowej obróbce nanometrowa warstwa polimerowego smaru osadzana jest na wierzchu napylonej struktury poprzez zanurzenie dysku w roztworze rozpuszczalnika, po czym dysk jest polerowany w różnych procesach w celu wyeliminowania małych defektów i weryfikowany przez specjalny czujnik na ruchomej głowicy brak jakichkolwiek pozostałych chropowatości lub innych defektów (gdzie rozmiar wędzidła podany powyżej z grubsza określa skalę tego, co stanowi znaczny rozmiar defektu). W dysku twardym głowice dysków twardych latają i poruszają się promieniowo po powierzchni wirujących talerzy, aby odczytać lub zapisać dane. Ekstremalna gładkość, trwałość i perfekcja wykończenia to wymagane cechy talerza z twardym dyskiem.
W 1990 roku Toshiba wypuściła MK1122FC, pierwszy dysk twardy wykorzystujący podłoże szklane, zastępując stopy aluminium stosowane we wcześniejszych dyskach twardych. Został pierwotnie zaprojektowany z myślą o laptopach , dla których bardziej odpowiednia jest odporność na wstrząsy podłoża szklanego. Około 2000 r. inni producenci dysków twardych zaczęli przestawiać się z aluminiowych talerzy na szklane, ponieważ szklane talerze mają kilka zalet w porównaniu z talerzami aluminiowymi.
W latach 2005–2006 rozpoczęła się poważna zmiana w technologii dysków twardych i dysków/nośników magnetycznych. Pierwotnie do przechowywania bitów używano materiałów namagnesowanych w płaszczyźnie, ale teraz zastąpiono je zapisem prostopadłym .
Powodem tego przejścia jest potrzeba kontynuacji trendu zwiększania gęstości pamięci, z prostopadle zorientowanymi mediami oferującymi bardziej stabilne rozwiązanie dla zmniejszającego się rozmiaru bitowego. Orientacja magnetyzacji prostopadle do powierzchni dysku ma duże znaczenie dla osadzonej struktury dysku i wyboru materiałów magnetycznych, a także dla niektórych innych elementów dysku twardego (takich jak głowica i kanał elektroniczny).