利用3D磁記錄，未來會有儲存容量更大、性能增強的硬碟

來自日本國立材料研究所 (NIMS)、希捷科技 (Seagate Technology) 和東北大學的研究團隊在硬碟 (HDD) 領域取得了突破性進展，他們展示了利用3D磁記錄介質儲存數位訊息的多層級記錄的可行性。

研究團隊表明，該技術可以用於增加硬碟的儲存容量，未來有可能帶來更高效、更具成本效益的資炓儲存解決方案。

數據中心越來越多地將巨量資料儲存在硬碟 (HDD) 上，這些硬碟利用垂直磁記錄 (PMR) 技術以大約 1.5 Tbit/in² 的面積密度儲存資訊。然而，要轉向更高的面積密度，則需要由 FePt 晶粒組成的高各向異性磁記錄介質，並結合雷射輔助寫入技術。

這項稱為熱輔助磁記錄 (HAMR) 的技術，能夠維持高達 10 Tbit/in² 的單位元面積錄製密度。此外，基於一種新的原理，透過存儲 3 或 4 個記錄電平（而非傳統 HDD 技術使用的二元制），HAMR 技術有可能實現大於 10 Tbit/in² 的密度。

▲ 示意圖顯示了（上方）目前使用的HAMR和（下方）3D磁記錄系統。在3D磁記錄系統中，每個記錄層的居里點相差約100 K，並透過調節雷射功率向每層寫入資料。

該團隊在發表在《材料學報》 (Acta Materiala) 期刊上的這項研究中，研究團隊成功地將FePt記錄層沿3D方向排列，透過製造具有晶格匹配的FePt/Ru/FePt多層膜，並以Ru作為間隔層。

磁化強度測量表明，兩層 FePt 具有不同的居里點 (Curie temperature，又稱居禮溫度或磁性轉變點)。這意味著可以透過調整寫入時的雷射功率來實現3D記錄。

此外，研究人員透過使用模擬介質的微觀結構和磁性的媒體模型，展示了 3D 記錄的原理。

3D磁記錄方法可以透過在3D空間堆疊記錄層來增加記錄容量。這意味著可以用更少的硬碟儲存更多的數位資訊，進而為資料中心節省能源。

未來，研究團隊計畫開發工藝流程以減小 FePt 晶粒的尺寸，改善取向和磁各向異性，並堆疊更多 FePt 層，以實現適合用作高密度硬碟的介質結構。

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