超高密度瓦记录关键问题研究与系统设计

发布时间：2017-04-19 19:12

  本文关键词：超高密度瓦记录关键问题研究与系统设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：信息技术是当今世界发展最为快速的核心技术之一,对推动人们生活的便利与社会进步发挥着重要的作用,而存储技术为推动信息技术的发展提供了重要的基础。在各种存储技术之中,磁存储以其较低的成本、极高的记录密度以及高可靠性等优点在存储领域中占据着重要的位置。然而传统磁记录技术因而临超顺磁效应问题将无法满足信息技术发展对存储密度增长的需求。因此,必须引入新的技术以持续提升磁记录密度。超高密度磁记录是磁存储行业的发展方向,其中如何利用新型的记录介质与创新的磁头结构,以使磁存储系统的记录密度达到10Tbit/in2成为磁存储领域备受关注的战略性研究课题。 瓦记录采用与传统磁头结构类似的写磁头,无需大规模改变现有磁头结构,亦能提供更强的写入能力,其实现难度与制造成本低,因此被认为是实现10Tbit/in2磁记录密度的有效途径。目前对瓦记录的研究主要集中在设计新的文件管理方式与数据组织格式等方面,而对高密度瓦磁头设计存在的问题研究甚少。在此背景下,论文旨在系统的研究利用瓦记录实现10Tbit/in2密度存在的关键问题,并探索将瓦记录热辅助磁记录、瓦记录与ECC技术相结合的可行性,为实现超高密度磁记录提供理论依据。论文的创新性工作包括： (1)采用三维有限元与微磁学仿真的方法,对瓦磁头进行了建模与微磁学分析,设计了适用于10Tbit/in2密度下瓦记录系统的写磁头结构,并分析了瓦磁头在不同外加驱动场、ABS面宽度、锥形磁头侧面倾角以及锥形磁头与屏蔽层间隙等因素作用下对瓦磁头有效写场与侧写场梯度的影响。 (2)在深入分析超高密度瓦记录下圆角效应与汇聚效应基础上,提出了利用两种效应进行瓦磁头设计的新方法。随着密度提高,磁头会出现圆角效应与汇聚效应,而利用这两种效应对瓦磁头写角形态的影响,可以使磁头产生高梯度写场、优化边缘场分布以提升记录系统的写性能。此外还研究了瓦磁头在运动过程产生的斜交角效应,利用该效应将磁盘中的热数据保存在一定的斜交角范围内,可以减小磁头对这一区域写过程中的误码率。 (3)提出了一种瓦磁头写角边缘场记录方式中磁头有效写场与侧写场梯度的计算方法,给出了衡量瓦记录性能的标准——误码率的计算方法,为优化磁头设计提供了理论依据。 (4)研究了热辅助瓦记录实现超高密度磁记录的可行性。热辅助瓦记录可以克服热辅助磁记录对磁头和热源的极端限制,同时亦有瓦磁头提供高写场的优势,其在提高磁头写入能力与增大侧写场梯度方面表现优越,研究揭示了通过合理的磁头缺口与热源配置,热辅助瓦记录在持续提高磁记录密度方面比其他记录方式更有优势。 (5)讨论了将瓦记录与ECC介质相结合,实现10Tbit/in2磁记录密度的可行性。ECC有较低的介质翻转场,同时保持超高密度记录所需的热稳定性。但将瓦记录与ECC结合会产生介质矫顽力的角相关性问题。利用ECC位元的合理排布,可以使记录比特位避开高误码率的区域,将ECC介质角相关性带来的记录性能损失降至可以接受的范围。 根据上述研究结果设计的瓦记录磁头,增强了磁头写入能力和记录系统的信噪比,为实现10Tbit/in2磁记录密度提供了理论基础。
【关键词】：微磁学 瓦记录 图案化介质 汇聚效应 擦除场带宽 磁头斜交角 ECC介质 热辅助瓦记录
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP333
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 绪论10-27
• 1.1 引言10-12
• 1.2 磁记录12-18
• 1.3 超高密度磁记录面临的问题18-20
• 1.4 超高密度瓦记录20-25
• 1.5 选题依据与研究内容25-27
• 2 微磁学理论基础及建模27-51
• 2.1 微磁学理论基础27-30
• 2.2 三维有限元与微磁学30-33
• 2.3 静磁场对翻转场分布的影响33-37
• 2.4 斯通纳-沃法斯模型37-40
• 2.5 微磁学的数值化计算方法40-44
• 2.6 微磁学的计算规模44-49
• 2.7 本章小结49-51
• 3 超高密度瓦记录面临的关键问题51-100
• 3.1 有效写场与侧写场梯度53-57
• 3.2 误码率57-59
• 3.3 瓦磁头写角59-76
• 3.4 圆角效应76-81
• 3.5 斜交角效应81-88
• 3.6 位元之间的静磁相互作用88-92
• 3.7 磁头擦除带宽EBW92-97
• 3.8 本章小结97-100
• 4 超高密度瓦记录系统设计100-120
• 4.1 比特图案介质BPM101-106
• 4.2 瓦磁头设计106-114
• 4.3 热辅助瓦记录114-118
• 4.4 本章小结118-120
• 5 瓦记录与ECC技术120-135
• 5.1 ECC介质120-127
• 5.2 ECC矫顽力的角相关性127-128
• 5.3 瓦记录与ECC技术128-134
• 5.4 本章小结134-135
• 6 总结与展望135-139
• 致谢139-140
• 参考文献140-148
• 附录1 攻读博士学位期间发表的学术论文目录148

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本文编号：316943