超高密度瓦記錄關(guān)鍵問(wèn)題研究與系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、信息技術(shù)是當(dāng)今世界發(fā)展最為快速的核心技術(shù)之一，對(duì)推動(dòng)人們生活的便利與社會(huì)進(jìn)步發(fā)揮著重要的作用，而存儲(chǔ)技術(shù)為推動(dòng)信息技術(shù)的發(fā)展提供了重要的基礎(chǔ)。在各種存儲(chǔ)技術(shù)之中，磁存儲(chǔ)以其較低的成本、極高的記錄密度以及高可靠性等優(yōu)點(diǎn)在存儲(chǔ)領(lǐng)域中占據(jù)著重要的位置。然而傳統(tǒng)磁記錄技術(shù)因面臨超順磁效應(yīng)問(wèn)題將無(wú)法滿足信息技術(shù)發(fā)展對(duì)存儲(chǔ)密度增長(zhǎng)的需求。因此，必須引入新的技術(shù)以持續(xù)提升磁記錄密度。超高密度磁記錄是磁存儲(chǔ)行業(yè)的發(fā)展方向，其中如何利用新型的記錄介質(zhì)與創(chuàng)

2、新的磁頭結(jié)構(gòu)，以使磁存儲(chǔ)系統(tǒng)的記錄密度達(dá)到10Tbit/in2成為磁存儲(chǔ)領(lǐng)域備受關(guān)注的戰(zhàn)略性研究課題。瓦記錄采用與傳統(tǒng)磁頭結(jié)構(gòu)類似的寫磁頭，無(wú)需大規(guī)模改變現(xiàn)有磁頭結(jié)構(gòu)，亦能提供更強(qiáng)的寫入能力，其實(shí)現(xiàn)難度與制造成本低，因此被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)10Tbit/in2磁記錄密度的有效途徑。目前對(duì)瓦記錄的研究主要集中在設(shè)計(jì)新的文件管理方式與數(shù)據(jù)組織格式等方面，而對(duì)高密度瓦磁頭設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題研究甚少。在此背景下，論文旨在系統(tǒng)的研究利用瓦記錄實(shí)現(xiàn)10 Tbi

3、t/in2密度存在的關(guān)鍵問(wèn)題，并探索將瓦記錄與熱輔助磁記錄、瓦記錄與ECC技術(shù)相結(jié)合的可行性，為實(shí)現(xiàn)超高密度磁記錄提供理論依據(jù)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用三維有限元與微磁學(xué)仿真的方法，對(duì)瓦磁頭進(jìn)行了建模與微磁學(xué)分析，設(shè)計(jì)了適用于10Tbit/in2密度下瓦記錄系統(tǒng)的寫磁頭結(jié)構(gòu)，并分析了瓦磁頭在不同外加驅(qū)動(dòng)場(chǎng)、ABS面寬度、錐形磁頭側(cè)面傾角以及錐形磁頭與屏蔽層間隙等因素作用下對(duì)瓦磁頭有效寫場(chǎng)與側(cè)寫場(chǎng)梯度的影響。⑵在深入分析超高

4、密度瓦記錄下圓角效應(yīng)與匯聚效應(yīng)基礎(chǔ)上，提出了利用兩種效應(yīng)進(jìn)行瓦磁頭設(shè)計(jì)的新方法。隨著密度提高，磁頭會(huì)出現(xiàn)圓角效應(yīng)與匯聚效應(yīng)，而利用這兩種效應(yīng)對(duì)瓦磁頭寫角形態(tài)的影響，可以使磁頭產(chǎn)生高梯度寫場(chǎng)、優(yōu)化邊緣場(chǎng)分布以提升記錄系統(tǒng)的寫性能。此外還研究了瓦磁頭在運(yùn)動(dòng)過(guò)程產(chǎn)生的斜交角效應(yīng)，利用該效應(yīng)將磁盤中的熱數(shù)據(jù)保存在一定的斜交角范圍內(nèi)，可以減小磁頭對(duì)這一區(qū)域?qū)戇^(guò)程中的誤碼率。⑶提出了一種瓦磁頭寫角邊緣場(chǎng)記錄方式中磁頭有效寫場(chǎng)與側(cè)寫場(chǎng)梯度的計(jì)算方法，

5、給出了衡量瓦記錄性能的標(biāo)準(zhǔn)——誤碼率的計(jì)算方法，為優(yōu)化磁頭設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。⑷研究了熱輔助瓦記錄實(shí)現(xiàn)超高密度磁記錄的可行性。熱輔助瓦記錄可以克服熱輔助磁記錄對(duì)磁頭和熱源的極端限制，同時(shí)亦有瓦磁頭提供高寫場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)，其在提高磁頭寫入能力與增大側(cè)寫場(chǎng)梯度方面表現(xiàn)優(yōu)越，研究揭示了通過(guò)合理的磁頭缺口與熱源配置，熱輔助瓦記錄在持續(xù)提高磁記錄密度方面比其他記錄方式更有優(yōu)勢(shì)。⑸討論了將瓦記錄與ECC介質(zhì)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)10 Tbit/in2磁記錄密度的可