Zastosowanie GMR w dyskach twardych HDD i pamięci MRAM



Podobne dokumenty
Podstawy Mikroelektroniki

Badanie czujników pola magnetycznego wykorzystujących zjawisko gigantycznego magnetooporu

Pamięci magnetorezystywne MRAM czy nowa technologia podbije rynek pamięci RAM?

Stanowisko do pomiaru magnetorezystancji elementu odczytowego głowicy dysku twardego

Twardy dysk. -urządzenie pamięci masowej

Pamięci masowe. Historia. HDD (ang. Hard Disk Drive) dysk twardy. NEXT, 5/2009. WIKIPEDIA,

Jak zmieścid 50 TB na twardym dysku, czyli o fizyce zapisu informacji. Michał Krupioski

Architektura komputerów

Potrzeba instalacji w napędach SSD akumulatorów ograniczała jednak możliwości miniaturyzacji takich napędów.

Dyski półprzewodnikowe

Dyski twarde napędy optyczne i pamięci flash

Optymalizacja wydajności dysków pendrive. Cluster alignment.

Pamięć wirtualna. Przygotował: Ryszard Kijaka. Wykład 4

Momentem dipolowym ładunków +q i q oddalonych o 2a (dipola) nazwamy wektor skierowany od q do +q i o wartości:

Autorzy: Banaszek Juliusz Dębski Janusz. Pamięci RAM kierunki rozwoju.

Maciej Czapkiewicz. Magnetic domain imaging

Politechnika Lubelska Wydział Elektrotechniki i Informatyki Katedra Urządzeń Elektrycznych i Techniki Wysokich Napięć. Dr hab.

Metody pomiarowe spinowego efektu Halla w nanourządzeniach elektroniki spinowej

Technologie cyfrowe semestr letni 2018/2019

Siła magnetyczna działająca na przewodnik

Technika sensorowa. Czujniki magnetyczne cz.2

Wybrane czujniki wytwarzane w technologiach półprzewodnikowych

Temat: Pamięci. Programowalne struktury logiczne.

Laureaci Nagrody Nobla z fizyki w 2007 r.

Klasyczny efekt Halla

Składowanie danych. Tomasz Lewicki. maj WWSIS, Wrocław. Tomasz Lewicki (WWSIS, Wrocław) Archiwizacja dokumentów i danych maj / 17

urządzenie elektroniczne służące do przetwarzania wszelkich informacji, które da się zapisać w formie ciągu cyfr albo sygnału ciągłego.

PAMIĘCI. Część 1. Przygotował: Ryszard Kijanka

actidata napędy taśmowe serii actitape

Jednym z najpopularniejszych sposobów zapisu i odczytu informacji jest technika wykorzystująca

30/01/2018. Wykład XII: Właściwości magnetyczne. Zachowanie materiału w polu magnetycznym znajduje zastosowanie w wielu materiałach funkcjonalnych

BUDOWA KOMPUTERA. Monika Słomian

Pamięć - parametry. 1. Pojemność 2. Szybkość 3. Koszt 4. Pobór mocy

Wykład XIII: Właściwości magnetyczne. JERZY LIS Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych

Temat 2. Logiczna budowa komputera.

Architektura komputerów

Przygotowanie do etapu szkolnego Wojewódzkiego Konkursu Informatycznego w roku szkolnym 2016/2017. Budowa komputera, część 1.

DYSKI SSD. Skrót SSD pochodzi od Solid State Disk (albo Drive), co po polsku można przetłumaczyć jako dysk (lub napęd) stały.

Badanie pętli histerezy magnetycznej ferromagnetyków, przy użyciu oscyloskopu (E1)

Materiały magnetycznie miękkie i ich zastosowanie w zmiennych polach magnetycznych. Jacek Mostowicz

1. Budowa komputera schemat ogólny.

Ferromagnetyczne materiały dla kontrolowanego pozycjonowania ścian domenowych

Inteligentne Systemy Pomiarowe i Sterujące (1) Zygmunt Kubiak Instytut Informatyki Politechnika Poznańska

Własności magnetyczne materii

Sortowanie zewnętrzne

Podstawy Informatyki JA-L i Pamięci

Architektura komputerów

Technologia informacyjna. Urządzenia techniki komputerowej

43 Pamięci półprzewodnikowe w technice mikroprocesorowej - rodzaje, charakterystyka, zastosowania

System plików. Warstwowy model systemu plików

Pamięci optyczne i magneto optyczne. Przygotowali: Głąb Sebastian Gwiżdż Patryk

Szczegółowy opis przedmiotu zamówienia Grupa 6

Systemy operacyjne. dr inż. Marcin Czajkowski. Studia podyplomowe Wydział Informatyki PB

Materiały do wykładu. 5.Pamięci. Marcin Peczarski. Instytut Informatyki Uniwersytet Warszawski. 20 kwietnia 2009

Wykład FIZYKA II. 5. Magnetyzm

WŁASNOŚCI MAGNETYCZNE CIAŁA STAŁEGO

Budowa komputera KROK PO KROKU! Opis wszystkich części komputera w sposób zrozumiały dla nowatorów

Rys. 1. Rozmiary dysków twardych. Z lewej 3.5, z prawej 2.5.

LEKCJA TEMAT: Zasada działania komputera.

Elektrodynamika. Część 5. Pola magnetyczne w materii. Ryszard Tanaś. Zakład Optyki Nieliniowej, UAM

CD-ROM x1 przesyła dane z prędkością150kb/s. Większy mnożnik jest wielokrotnościąprędkości podstawowej. Stosuje się stałą prędkość kątowa CAV.

Właściwości kryształów

SYSTEMY OPERACYJNE I SIECI KOMPUTEROWE

Charakterystyka urządzeń zewnętrznych

AFM. Mikroskopia sił atomowych

Dyski SSD a systemy plików

SYSTEMY OPERACYJNE I SIECI KOMPUTEROWE

BADANIE CHARAKTERYSTYK FOTOELEMENTU

WYŁĄCZNIKI RÓŻNICOWOPRĄDOWE SPECJALNE LIMAT Z WBUDOWANYM ZABEZPIECZENIEM NADPRĄDOWYM FIRMY ETI POLAM

Dane techniczne P 316

Podstawy Informatyki. Michał Pazdanowski

Podstawy mechatroniki 5. Sensory II

Przykładowe zagadnienia na sprawdzian z wiedzy ogólnej. Linux to nazwa: A. Programu biurowego. B. Systemu operacyjnego. C. Przeglądarki internetowej.

1. Opis urządzenia. 2. Zastosowanie. 3. Cechy urządzenia -3-

LEKCJA. TEMAT: Napędy optyczne.

Lecture 2. Spin depend electron transport: AMR, GMR

Uniwersytet Zielonogórski Instytut Sterowania i Systemów Informatycznych. Algorytmy i struktury danych Laboratorium Nr 4

Mostek Wheatstone a, Maxwella, Sauty ego-wiena. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Metody mostkowe. Mostek Wheatstone a, Maxwella, Sauty ego-wiena

dr inż. Jarosław Forenc

T:3 Przechowywanie danych. dr inż. Stanisław Wszelak

Komputer. Komputer (computer) jest to urządzenie elektroniczne służące do zbierania, przechowywania, przetwarzania i wizualizacji informacji

OPORY PRZEPŁYWU PRZEWODÓW WENTYLACYJNYCH

Mechatronika i inteligentne systemy produkcyjne. Aktory

Pamięć flash i dyski SSD. Pudełko UTK

Nośniki magnetyczne. Pudełko UTK

Wyznaczanie przenikalności magnetycznej i krzywej histerezy

Załącznik nr 2. Formularz ofertowy. Nazwa i adres Wykonawcy. Regon.. Osoba uprawnioną do kontaktu z Zamawiającym jest:

Pytania z przedmiotu Inżynieria materiałowa

Zakład Inżynierii Materiałowej i Systemów Pomiarowych

Panele operatorskie seria GRAPHIC HMI, prod. Maple Systems

Elektrodynamika Część 5 Pola magnetyczne w materii Ryszard Tanaś Zakład Optyki Nieliniowej, UAM

1. Jak zamówić usługę USB PVR? 2. Mam dekoder, który nie obsługuje USB PVR, a chciałbym zamówić usługę. Co mam zrobić?

Zarządzanie pamięcią operacyjną

Układy akwizycji danych. Komparatory napięcia Przykłady układów

System pamięci. Pamięć podręczna

Lekcja 59. Histereza magnetyczna

FER Częstochowa, r. ZMIANA SIWZ

WYMAGANIA EDUKACYJNE I KRYTERIA OCENIANIA Z PRZEDMIOTU URZĄDZENIA TECHNIKI KOMPUTEROWEJ

Przejścia optyczne w strukturach niskowymiarowych

Transkrypt:

Część 3

Zastosowanie GMR w dyskach twardych HDD i pamięci MRAM wiadomości wstępne krótka historia dysków od czasu odkrycia GMR rozwój głowic MR i GMR odczyt danych, ogólna budowa głowicy budowa i działanie sensora głowicy odczytu efektywne czytanie danych budowa medium

Wiadomości wstępne Droga rozwoju dysków magnetycznych to stałe zwiększanie gęstości zapisywanych informacji. Wprowadzenie i następnie dalszy rozwój sensorów GMR uważa się za przełomowe ponieważ są one głównym powodem sukcesu HDD. Stały wzrost pojemności dysków w ostatnich latach wynika z szeregu udoskonaleń wprowadzanych z roku na rok np. anty równoległe sprzężone warstwy medium (ACF media) zapewniło gęstość informacji na nośniku przekraczającą 30Gbit/inch 2. Głowica odczytu (read head) przenoszona jest przez przesuwnik (actuator) tuż nad dyskiem z którego odczytywane są informacje.

Historia zastosowań głowic MR/GMR Pierwsze zastosowanie głowic typu MR, dokładnie AMR, miało miejsce w 1991 roku przez IBM co pozwoliło przekroczyć 1Gb pojemności dysków. Następnie głowice zapisu i odczytu zostały rozdzielone. Stało się tak ze względu na sprzeczne ze sobą kierunki udoskonalania. Osobny rozwój głowic zmniejsza liczbę ewentualnych kompromisów. Czujnik MR stosuje się tylko w głowicy odczytu. Dalszy rozwój zaowocował powstaniem głowicy typu GMR, która różni się sposobem wykonania i skomplikowaniem od AMR jednak ogólna koncepcja wykorzystania anizotropii materiałów pozostała taka sama. Pierwsza głowica GMR została wprowadzona w 1997 roku. Jak widać różnica miedzy czujnikiem GMR a MR polega na wstawieniu dodatkowej warstwy wymiany (Exchange layer) w przypadku GMR.

dalszy rozwój Następnymi kamieniami milowymi w rozwoju dysków było wprowadzenie zapisu prostopadłego oraz wykorzystanie zjawiska TMR. Widać, że sensor GMR to był ważny ale pośredni krok w dalszym rozwoju dysków. Zamiana zapisu podłużnego na prostopadły.

Rozwój głowic MR i GMR Porównanie tych dwóch typów głowic ma jednocześnie wskazać cechy i czynniki ważne dla większych możliwości odczytu. Podstawowe rozróżnienie dotyczy możliwości odczytu gęstego zapisu: Jak widać GMR był przełomowym osiągnięciem w stosunku do AMR. Oto wykres i porównanie z końca lat 90 : AMR max. gęstość zapisu to 3,3Gb/inch2 a GMR to już przynajmniej 10Gb/inch2 2 razy większa czułość na zmianę magnetyzacji sąsiednich pól o 30% mniejsza wymagana objętość dysku mniej błędów przy odczycie

cd. od MR do GMR Ilustracja obok to kolejne wersje głowic z zaznaczonym przejściem od technologii AMR do GMR.

Odczyt danych i ogólna budowa głowicy Odczyt bitu odbywa się z chwilą przejścia miedzy dwoma polami gdzie zmiana polaryzacji to logiczna jedynka a brak zmiany to logiczne zero. Prąd płynący przez element GMR wykazuje zmianę jego rezystancji poprzez napięcie odczytywane z czujnika. Czerwony element to sensor GMR służący do odczytu informacji. Większe upakowanie informacji niesie ze sobą konieczność zmniejszenia grubości elementu GMR do 15 warstw atomowych. Ograniczania w zmniejszaniu rozmiarów głowicy wprowadzają tarcze izolacyjne które nie mogą być zmniejszane ze względu na pełnioną przez nie funkcje ekranowanie.

Warstwy sensora głowicy odczytu, ich role i Warstwy: Exchange layer ustala namagnesowanie trwały warstwy pinned layer Pinned layer warstwa o stałym namagnesowaniu Spacer miedź oddzielająca warstwy namagnesowane Free layer warstwa z elektronami o spinach zależnych od namagnesowania medium (komórki pamięci)

...materiały składowe sensora Materiały i grubość ich warstw: Exchange layer antyferromagnetyk (PtMn, NiMn, FeMn), 15nm Pinned layer ferromagnetyk (NiFe, CoFe), 3nm Spacer materiał nie magnetyczny (Cu), 2.5nm Free layer ferromagnetyk (NiFe, CoFe), 5nm

Efektywne czytanie danych Napięcie V GMR zależy od 3 czynników, zgodnie ze wzorem: V GMR =J medium *S sensor *e kd gdzie: J medium opisuje magnetyczne właściwości medium, kształt histerezy przejścia S sensor czułość sensora odczytu e kd człon wnoszony przez odległość głowicy od dysku Najważniejszym parametrem dla jak najlepszego wykorzystania efektu GMR jest odległość d. Dąży się do ciągłego zmniejszania tej wartości. Problemy stwarzała chropowatość powierzchni dysku oraz miejscowe ocieranie czujnika o medium.

Budowa medium Typowo jest to: smar węglowa osłona (C) warstwa magnetyczna (CoPtCr) przedzielona przez warstwę rutenu (Ru) o grubości 6 A (ansztremów) warstwa spodnia, miękki ferromagnetyk (Cr) podłoże (AlMg + 10um NiP lub szkło) Warstwa smaru oraz płaszcz węglowy pełnią rolę ochronną. Warstwa magnetyczna to właściwy nośnik informacji, jest ona przedzielona cienką warstwą rutenu w celu wywołania sprzężenia (ACF media) i w efekcie poprawę własności magnetycznych medium. Obecność warstwy spodniej również wpływa na poprawę wł. magnet.

MRAM (Magnetoresistive RAM) Komórka pamięci MRAM wykorzystuje efekt TMR. W zależności od polaryzacji free layer komórka wykazuje większą lub mniejszą rezystancję co przekłada się na wartości logiczne. MRAM jest uważana za pamięć uniwersalną która ma możliwość wyparcia pamięci SRAM, DRAM, EEPROM i Flash. Pamięć ta łączy ze sobą cechy gęstości DRAM i podobieństwo pracy do SRAM przy czym zużywa mniej energii.