Dataligence - Les périphériques de stockage - disques durs : l'avenir proche


Accueil Forum Comparateur de prix Plan du site

Les disques durs: l'avenir proche

Le verre comme substrat

IBM a introduit récemment un nouveau substrat de verre conçu pour apporter une meilleure fiabilité des données à ses disques durs. Le verre permet d'obtenir des surfaces plus lisses et plus planes que les substrats traditionnels d'aluminium et de magnésium. Quand le film magnétique est appliqué sur le substrat d'aluminium et de magnésium, cette structure multi-couche épouse les bosses et les creux microscopiques de la surface, ce qui peut entraîner de petites erreurs de lecture.

Un autre avantage du verre est la capacité à rendre les plateaux plus rigides (pas plus solides!), et donc moins sensibles aux petits mouvements erratiques qui peuvent affecter le disque en rotation. Ceci accroît également l'intégrité des données lues et écrites. Cette propriété permet aussi d'envisager des disques tournant encore plus vite, et de diminuer encore l'altitude des têtes par rapport aux plateaux. Une plus grande rigidité peut aussi contribuer à réduire le bruit du disque dur en fonctionnement, ainsi que la stabilité thermique des plateaux, le verre ayant un coefficient de dilatation beaucoup plus faible que l'aluminium.

Le seul inconvénient du verre par rapport à l'aluminium est bien sûr la fragilité. Pour pallier ce défaut Dow Corning a développé MemCor, un composite de verre avec des cellules de céramiques insérées à l'intérieur destinées à accroître sa solidité.

Augmenter la densité surfacique...

On pense tirer encore de nombreux bénéfices à augmenter la densité surfacique du disque, tant que la physique le permet! Nous verrons plus loin qu'il existe bien une limite physique à l'augmentation des disques durs tels qu'ils sont conçus actuellement, et même dans les 2 ans qui viennent...

Disons que des disques avec des densités surfaciques de 100 Gbits/in² devraient permettre aux ordinateurs de bureau et aux stations de travail de disposer de 400 Go de capacité de stockage par disque dur, aux ordinateurs portables de disposer de 200 Go par disque, et aux Microdrives de disposer de 6 Go. Cette densité surfacique devrait être atteinte en 2003, selon IBM, qui développe cette technologie, appelée Pixie Dust.

Seagate a fait la démonstration, le 8 novembre 2001, d'un disque dur expérimental d'une densité surfacique de plus de 100 Gbits/in². Un article concernant cette performance est publié sur Dataligence.

Sur l'image de gauche, des cristaux de 13 nm stockent 10 Giga-bits par 6,45 cm², alors que sur l'image de droite, des cristaux de 8,2 nm stockent 25 Giga-bits sur une surface équivalente. Crédit: IBM

Le substrat dans lequel les plateaux sont fabriqués constitue la base sur laquelle le vrai média d'enregistrement des données est déposé. Ce média d'enregistrement est une couche très fine de matériau magnétique dans lequel les données sont réellement stockées: son épaisseur n'excède pas quelques dizaines de micromètres.

Pour déposer cette couche de matériau magnétique, on utilise une méthode proche de celle utilisée dans le secteur des semi-conducteurs: le matériau est vaporisé, puis déposé sous vide sur les plateaux. Cette méthode est relativement onéreuse, mais permet d'obtenir une surface de bien meilleure qualité, donc une meilleure intégrité des données. Cette méthode est employée par tous les fabricants de disques durs à l'heure actuelle.

Après le dépôt de cette couche de matériau magnétique, la surface de chaque plateau est couverte d'une couche de carbone protectrice très mince elle aussi. Sur cette couche est ajoutée une couche de produit lubrifiant extrêmement mince, dont la fonction est de protéger le disque des dommages que pourrait causer un contact accidentel des têtes avec les plateaux, ou de tout autre corps étranger qui pourrait pénétrer dans le disque malgré sa conception scellée.

Les chercheurs d'IBM travaillent actuellement sur une nouvelle substance expérimentale qui pourrait remplacer la couche magnétique mince dans les années à venir. Au lieu de déposer un film métallique sur la surface, une solution chimique contenant des molécules organiques et des particules de fer et de platine est appliquée sur les plateaux. La solution est étalée et chauffée. Une fois ce processus terminé, les particules de fer et de platine se disposent elles-mêmes naturellement en un réseau de cristaux, dont chacun porte une charge magnétique.

Cette technologie a le potentiel d'accroître la densité surfacique du disque d'un facteur compris entre 10 et 100 fois! Evidemment, il ne faut pas s'attendre à la production de tels disques avant plusieurs années, d'autant plus que les autres composants du disque dur (les têtes en particulier) doivent aussi progresser en rapidité et en précision...

...et après? La limite de l'effet superparamagnétique

L'augmentation de la densité surfacique peut-elle se poursuivre indéfiniment?

On a découvert récemment que la technique actuelle visant à accroître la densité surfacique, même poussée à l'extrême, allait se heurter tôt ou tard à une limite purement physique, une limite due à l'"effet superparamagnétique". Qu'est-ce que l'effet superparamagnétique? Cet effet apparaît quand l'énergie utilisée pour le stockage magnétique d'un chiffre binaire 0 ou 1 est comparable à l'énergie d'agitation thermique: les fluctuations perturbent le stockage. En cherchant sans cesse à accroître la capacité des disques durs (et leur débit!), les ingénieurs ont rétréci les zones magnétiques et s'approchent peu à peu de la barrière fatidique. La limite due à cet effet devrait être atteinte vers 2005. Après, il faut envisager des solutions "non-magnétiques", mais lesquelles? La solution qui a la préférence des chercheurs et des industriels est la "mémoire holographique". Ce sujet est décrit dans la section "Technologies en développement" de ce dossier.