Cabeças de leitura dos discos rígidos saltam cinco anos à frente

Redação do Site Inovação Tecnológica - 25/10/2010

Ilustração esquemática simplificada de uma cabeça de leitura de um disco rígido baseada na válvula de spin dupla idealizada pelos pesquisadores.
[Imagem: AStar]

Pesquisadores de Cingapura descobriram que simplificar a cabeça de leitura dos discos rígidos pode ser um passo para manter o ritmo de crescimento da capacidade de armazenamento magnético.

Bits magnéticos

Para acompanhar a demanda do mercado, calcula-se que a densidade de armazenamento dos discos rígidos deva atingir 10 terabits por polegada quadrada (Tb/in²) por volta de 2015.

O aumento da densidade de armazenamento a esses níveis vai exigir que os domínios magnéticos que armazenam dos bits sejam extremamente pequenos.

Uma decorrência natural desse processo será a necessidade de miniaturização das cabeças de leitura dos discos rígidos, que deverão ser minúsculas, mas sensíveis o suficiente para conseguir ler os dados - na verdade, muito mais sensíveis do que as atuais, já que bits menores terão forças magnéticas menos intensas.

Válvulas de spin

Muitos fabricantes têm usado as "válvulas de spin" para a leitura de dados em altas densidades. Essas cabeças de leitura consistem em várias camadas de sensores que exploram o efeito da magnetorresistência gigante (GMR) para detectar campos magnéticos extremamente fracos.

Quando a válvula de spin passa sobre um domínio magnético, a magnetização de uma das camadas do sensor (a camada "livre") gira, gerando uma grande mudança na resistência elétrica, ou GMR, que pode ser facilmente medida.

Infelizmente, a magnetização no sensor de referência - a camada que não gira - é muito afetada pelo ruído induzido pelos domínios magnéticos adjacentes.

Os fabricantes têm melhorado a estabilidade magnética dessas cabeça de leitura substituindo a camada fixa por uma estrutura sintética antiferromagnética (SAF) e incorporando a válvula de spin entre dois escudos magnéticos.

No entanto, a estrutura SAF ocupa uma grande parte da espessura total da válvula de spin e os fabricantes têm dificuldade em reduzir essa espessura abaixo dos 20 nanômetros.

Válvula de spin dupla

Gu Chang Han e seus colegas descobriram que o problema pode ser contornado usando um tipo especial de válvula de spin, chamada DDSV (Differential Dual Spin Valves - válvula de spin dupla diferencial).

Essencialmente, uma DDSV é formada por duas válvulas de spin separadas por uma camada condutora de separação. Ela só responde a uma transição de campo magnético muito localizada e, portanto, não requer blindagem magnética para filtrar o ruído.

Como a blindagem magnética para filtrar o ruído é dispensada, a resolução de leitura da DDSV é limitada apenas pela espessura da camada de separação e das camadas livres - tipicamente, apenas alguns nanômetros.

O grupo já fabricou as primeiras DDSV e constatou experimentalmente que o ganho obtido supera a densidade de armazenamento dos 10 Tb/in².

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