高密度垂直磁记录的最新研究进展
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M为记录介质剩磁 t为测量时间
M (t ) M r (t 0 ) exp( )
t
N N N N S S N S N
S N S S
N S
S
M in plane, low density.
S S S S NS N NS NS N NS N S N S N S N S N S NS N S N S N S N S N S N S N
高密度垂直磁记录的 最新研究成果
PB03206270 周华兴 20系 指导老师：刘之景
主要内容
为什么要研究高密度垂直磁记录
垂直磁记录原理
垂直磁记录的前沿 前景与展望
1.为什么要研究高密度垂直磁记录
纵向磁记录的最大障碍
超顺磁性
过小的晶粒体积难以长久的保持磁记录的 信号（超顺磁性）
理论上记录上限为250~500Gb/in² (Abarra E N, et al. Appl. Phys. Lett.)
H’为退磁场 要使H’尽量的小 则应使l大，d小
d H ' l
H为外加磁场
N
M perpendicular to the plane, high density.
3 垂直磁记录的前沿
垂直磁记录的最新发展
时间
Hale Waihona Puke 公司面密度 (Gb/in² )
数传率 (Mb/s)
线密度 （kbpi）
道密度 （kbpi）
2005年将是垂直磁记录丰收的一年！
感谢学校提供我们这样一个机会展示自 己的想法！ 感谢刘之景老师对我的鼓励和指导！ 感谢在座的各位老师和同学们的观看！
Thanks!
垂直磁记录介质
一个划时代的产品
2004.12.13东芝公 司公布了全球首 款基于垂直磁记 录技术的硬盘驱 动器(HDD) 容量80GB(双盘) 大小（盘面直径） 只有1.8in 它的面密度达到了 133Gb/in² 1byte(B)=8bit(b)
与3.5in 软盘1.44MB对比 1GB=1024MB 80GB/1.44MB=80*1024/1.44=57000
2 原理
垂直磁记录理论（Perpendicular Magnetic Recording，PMR）是近30年前 1975 日本东北大学 岩崎峻一教授提出的
垂直记录技术把数据位改为垂直排列，在 减小数据位的表面积的同时不会出现超顺 磁性。
N N N N S S N S N
S N S S
N S
S
M in plane, low density.
矫顽力 （kA/m）
2000/4
Fujitsu
56
680
82
2000
2001/8
IBM
Fujitsu
103
106.4 128.8
406
750
254
141.9
296.0
316.1
2002/4
2002/5 2002/11
Read-Rite
Fujitsu Seagate
130
300 100
>318.3
垂直记录 垂直记录
最具潜力的磁记录方式
垂直磁记录
IBM的前Fellow，David A. Thompson “多数大学以及NSIC (National Storage Industry Consortium)的研究人员，已经开始为 实现1Tb／in² 展开研究。目前，所有的设计都是 以垂直磁记录方式为前提的”。（1TB=1024GB）
右图为垂直 磁记录的记 录方式示意 图
突破超顺磁性的障碍
Hd Mrt / Hc
Hd为退磁场 Mr为剩余磁化强度 t为介质磁层厚度 Hc为介质矫顽力
为弛豫时间（磁化保持的时间）
10 exp(KuV / kT)
9
Ku为晶粒的单轴各向异性常数 V为晶粒的体积 k为波尔兹曼常数 T为测量温度
S S S S N NS N NS NS N NS N S N S N S N S N S NS N S N S N S N S N S N S N
M perpendicular to the plane, high density.
两种不同的磁记录方式示意图 上图为纵向磁记录 下图为垂直磁记录
左图为纵向 磁记录的记 录方式示意 图
垂直磁记录初试身手 不鸣则已 一鸣惊人
4 前景与展望
经过20年的研究与争论，磁盘产业现在一 致认为，必须作出历史性的改变，从纵向 记录转向垂直记录。 东芝公司声称将在2005年上半年在笔记本 中广泛使用采用垂直磁记录的硬盘。各硬 盘厂商似乎开始取得共识，将紧随其后加 快开发的步伐！
当然离它的目标Tb/in² 还差得远
M (t ) M r (t 0 ) exp( )
t
N N N N S S N S N
S N S S
N S
S
M in plane, low density.
S S S S NS N NS NS N NS N S N S N S N S N S NS N S N S N S N S N S N S N
高密度垂直磁记录的 最新研究成果
PB03206270 周华兴 20系 指导老师：刘之景
主要内容
为什么要研究高密度垂直磁记录
垂直磁记录原理
垂直磁记录的前沿 前景与展望
1.为什么要研究高密度垂直磁记录
纵向磁记录的最大障碍
超顺磁性
过小的晶粒体积难以长久的保持磁记录的 信号（超顺磁性）
理论上记录上限为250~500Gb/in² (Abarra E N, et al. Appl. Phys. Lett.)
H’为退磁场 要使H’尽量的小 则应使l大，d小
d H ' l
H为外加磁场
N
M perpendicular to the plane, high density.
3 垂直磁记录的前沿
垂直磁记录的最新发展
时间
Hale Waihona Puke 公司面密度 (Gb/in² )
数传率 (Mb/s)
线密度 （kbpi）
道密度 （kbpi）
2005年将是垂直磁记录丰收的一年！
感谢学校提供我们这样一个机会展示自 己的想法！ 感谢刘之景老师对我的鼓励和指导！ 感谢在座的各位老师和同学们的观看！
Thanks!
垂直磁记录介质
一个划时代的产品
2004.12.13东芝公 司公布了全球首 款基于垂直磁记 录技术的硬盘驱 动器(HDD) 容量80GB(双盘) 大小（盘面直径） 只有1.8in 它的面密度达到了 133Gb/in² 1byte(B)=8bit(b)
与3.5in 软盘1.44MB对比 1GB=1024MB 80GB/1.44MB=80*1024/1.44=57000
2 原理
垂直磁记录理论（Perpendicular Magnetic Recording，PMR）是近30年前 1975 日本东北大学 岩崎峻一教授提出的
垂直记录技术把数据位改为垂直排列，在 减小数据位的表面积的同时不会出现超顺 磁性。
N N N N S S N S N
S N S S
N S
S
M in plane, low density.
矫顽力 （kA/m）
2000/4
Fujitsu
56
680
82
2000
2001/8
IBM
Fujitsu
103
106.4 128.8
406
750
254
141.9
296.0
316.1
2002/4
2002/5 2002/11
Read-Rite
Fujitsu Seagate
130
300 100
>318.3
垂直记录 垂直记录
最具潜力的磁记录方式
垂直磁记录
IBM的前Fellow，David A. Thompson “多数大学以及NSIC (National Storage Industry Consortium)的研究人员，已经开始为 实现1Tb／in² 展开研究。目前，所有的设计都是 以垂直磁记录方式为前提的”。（1TB=1024GB）
右图为垂直 磁记录的记 录方式示意 图
突破超顺磁性的障碍
Hd Mrt / Hc
Hd为退磁场 Mr为剩余磁化强度 t为介质磁层厚度 Hc为介质矫顽力
为弛豫时间（磁化保持的时间）
10 exp(KuV / kT)
9
Ku为晶粒的单轴各向异性常数 V为晶粒的体积 k为波尔兹曼常数 T为测量温度
S S S S N NS N NS NS N NS N S N S N S N S N S NS N S N S N S N S N S N S N
M perpendicular to the plane, high density.
两种不同的磁记录方式示意图 上图为纵向磁记录 下图为垂直磁记录
左图为纵向 磁记录的记 录方式示意 图
垂直磁记录初试身手 不鸣则已 一鸣惊人
4 前景与展望
经过20年的研究与争论，磁盘产业现在一 致认为，必须作出历史性的改变，从纵向 记录转向垂直记录。 东芝公司声称将在2005年上半年在笔记本 中广泛使用采用垂直磁记录的硬盘。各硬 盘厂商似乎开始取得共识，将紧随其后加 快开发的步伐！
当然离它的目标Tb/in² 还差得远