РЕКЛАМА
ИНФОРМАЦИЯ
Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru

НАКОПИТЕЛИ

Экскурсия в исследовательские центры Western Digital: как создаются жёсткие диски?
Краткое содержание статьи: Нам представилась уникальная возможность посетить три исследовательских центра Western Digital в Калифорнии (США). Первый центр занимается производством магнитных пластин, на которые будут записываться ваши данные. Второй центр отвечает за выпуск головок чтения/записи. В третьем центре производится сборка жёстких дисков. Все эти исследовательские центры позволяют WD внедрят новые технологии, а массовое производство винчестеров происходит в Азии. Мы предлагаем ознакомиться с нашей виртуальной экскурсией, которая покажет вам, сколько сил и технологий уходит на выпуск современных жёстких дисков.

Экскурсия в исследовательские центры Western Digital: как создаются жёсткие диски?


Редакция THG,  17 февраля 2010
Назад
Вы читаете страницу 2 из 4
1 2 3 4
Далее


Машины напыления

Экскурсия на завод WD

Нажмите на картинку для увеличения.

На левой фотографии можно получше разглядеть загрузочную трубу системы напыления и узкий проход между машинами и "чистой комнатой" загрузки. Справа же мы видим просто интересный ракурс на заднюю часть одной из машин напыления. Выше присутствует панель, содержащая два LED-индикатора. Мы хотели бы захватить и её, но данные этих индикаторов являются интеллектуальной собственностью компании, как и положение разных ручек. Вся информация, касающаяся настройки машин, включая даже их расположение на полу, которое определяет порядок прохождения пластин через машины напыления, является закрытой информацией. Впрочем, специалисты WD не так подозрительно отнеслись к нашим камерам, поскольку конфигурация систем меняется постоянно. И те настройки, которые мы зафиксировали, уже давно переставлены. На самом деле, настройки изменяются где-то раз в две недели.

Будет ли парить?

Экскурсия на завод WD

Нажмите на картинку для увеличения.

Хорошо, на диски нанесено множество слоёв покрытия, так что настало время посмотреть, дал ли техпроцесс WD должные характеристики поверхности. Плотность сегодня достигает нескольких сотен гигабит на квадратный дюйм, а магнитные головки чтения/записи "парят" над поверхностью диска на высоте всего в один микродюйм (одна миллионная дюйма, равного 2,54 см) или даже меньше. Поэтому любые бугорки на поверхности диска могут привести к "краху головок", когда головки зарываются в поверхность диска и как плуг прокладывают дорожку на нём, уничтожая все данные и, потенциально, уничтожая сам накопитель. Кроме того, любой дефект размером всего в 10 нанометров может привести к появлению битовых ошибок.

На фотографиях можно заметить шесть идентичных машин тестирования парения и одну машину оптического тестирования. Цель заключается в сертификации (или отбраковке) носителей, которые будут соответствовать всем требованиям по гладкости поверхности.

Тест высоты головки

Экскурсия на завод WD

Нажмите на картинку для увеличения.

Конечно, мы постарались сделать нашу виртуальную экскурсию интересной и увлекательной, но мы неоднократно сталкивались с разными препятствиями. Например, возьмём эту фотографию тестирования высоты парения головки. Как мы уже указывали выше, магнитная головка парит на мизерном расстоянии от поверхности диска во время операций чтения/записи. И эта машина как раз проверяет это расстояние. Учитывая освещение и угол расположения отражающих поверхностей, эта фотография - лучшее, что мы смогли сделать. Просто включите воображение.

Другие препятствия касались технологических терминов. Диалект нашего гида явно был взят из Кремниевой долины.

“Тестер MicroPhysics Fly Height измеряет расстояние между головкой и диском, используя вращающуюся прозрачную копию магнитного диска вместе с настоящей магнитной головкой записи с намного улучшенной точностью на очень низких высотах парения по сравнению с принятыми в индустрии стандартными методиками. Этот тестер высоты не требует калибровки и не использует поляризацию света."

Ещё теплее?

Экскурсия на завод WD

Нажмите на картинку для увеличения.

Мы все знаем, что материалы расширяются и сжимаются при изменении температур. Так что после того, как WD завершит тестирование "полёта" головок при нормальной комнатной температуре, необходимо провести тестирование в стрессовых условиях, чтобы определить диапазон температур, при которых жёсткий диск может эксплуатироваться без сбоя. На фотографии вы видите камеру для климатических испытаний Class 100, которая позволяет провести тесты парения головок при экстремальных значениях температуры и влажности. Камеру можно запрограммировать так, чтобы работать при фиксированных условиях - скажем, при 30 градусах Цельсиях и 20% влажности - или изменять условия по определённой программе. Стрессовые условия позволяют протестировать коррозию и ускорить появление сбоев, чтобы инженеры могли найти любые слабости в дизайне пластин. В конце концов, один и тот же жёсткий диск будет эксплуатироваться в условиях Крайнего Севера или джунглей на экваторе. Конечно, ни один жёсткий диск не может выдержать всех экстремальных условий, но производители пытаются гарантировать стабильную работу в 80% или 90% условий конечных пользователей.

Избежать трения

Экскурсия на завод WD

Нажмите на картинку для увеличения.

Когда мы достигли систем тестирования дисков, то ощущения были такие, как будто мы попали в ужасный сон, в котором нас окружают сотни работающих блендеров. Эти машины измеряют износ головок и пластин. Всё это является сферой трибологии - науки о взаимодействии движущихся поверхностей, то есть о трении. Конечно, головки и пластина никогда не должны контактировать - поскольку это приведёт к краху головок и повреждению жёсткого диска - но расстояние между ними настолько мизерное, а пластина вращается на столь высокой скорости, что молекулы воздуха между головкой и пластинами могут стать серьёзным источником трения, как будто они будут сжаты между двумя твёрдыми объектами. Тестер запрограммирован передвигать головку по всему диску, отслеживая любые взаимодействия между головкой и диском, которые могут угрожать надёжной работе.

Реальные тесты

Экскурсия на завод WD

Нажмите на картинку для увеличения.

Внутри этой комнаты всё уже не кажется странным и чужеродным. Процесс создания магнитных дисков требует очень точных и строгих условий. Однако рано или поздно пластины попадают в корпус, где их тестируют уже в самом накопителе. Превращение в накопитель приводит к новому взаимодействию компонентов и новым проблемам. Именно в этот момент нано- и микротехнологии превращаются в макротехнологии. Мы возвращаемся в реальный мир, и здесь мы получаем следующую картину: реальная тестовая площадка, дополненная мешаниной разных комплектующих. Возможно, эту картину WD не хотела бы показывать всему миру, но она является реальностью, и тестер во мне заинтересовался стендами не меньше, чем необычным миром "чистых комнат". В этой комнате нет двухметровых машин. Здесь инженеры работают, не покладая рук, чтобы разобраться со всеми "кликами" и неполадками. Конечно, здесь может и не использоваться передовая наука, но данный этап всё равно важен для процесса исследований и разработок, а также для того, чтобы пользователи получили достойный конечный результат.

Анализ

Экскурсия на завод WD

Нажмите на картинку для увеличения.

Сорок процентов лаборатории San Jose 2 посвящены анализу. Несмотря на невинную простоту блестящего небольшого столика, требуется провести существенное количество проверок и тестов, чтобы подтвердить, что каждая пластина работает так, как надо. У каждого диска есть своего рода мягкая подложка, на которую нанесена пара магнитных металлических слоёв, а затем углеродное покрытие. Каждый слой может иметь толщину всего несколько ангстремов, и каждый слой необходимо проанализировать на индивидуальные характеристики.

Одна из машин, выполняющих такую работу - просвечивающий электронный микроскоп (Transmission Electron Microscope, TEM). Когда я подходил к этой комнате, то дверь была закрыта и залеплена разными предупреждениями, напоминающими звукозаписывающую студию или "тёмную комнату" фотографа. Через некоторое время инженер внутри проводил нас к небольшому пятачку, не сильно больше стола, который показан на фото. Современные микроскопы TEM могут давать увеличение больше 1 миллиона крат. В данной конфигурации WD использует TEM для изучения кристаллической структуры, размеров доменов и толщины нанесённого слоя. По информации инженера, который показал нам эту комнату, "микроскоп может даже позволить провести анализ химических элементов".

Экскурсия на завод WD

Нажмите на картинку для увеличения.

Электронный микроскоп TEM исследует образец диска, но каждый образец должен быть специально вырезан в виде кружка с помощью инструмента под названием сфокусированный ионный луч (FIB, Focused Ion Beam). FIB берёт диск и вырезает из него очень тонкий кусочек - настолько тонкий, что в толщине человеческого волоса уместятся 1000 кусочков. Образец помещается на специальную сетку, и уже с этой сеткой работает микроскоп TEM. Пучок электронов формируется в верхней части колонны, проходит через середину колонны TEM, а также и сквозь сам образец. Существует два способа ориентации образца по отношению к электронному пучку. Вы сможете установить образец перпендикулярно пучку, когда пучок "простреливает" образец с верхней плоскости до нижней, а также и параллельно пучку, тогда он будет "простреливать" образец с одной стороны до противоположной.

Вы наверняка помните недавний переход на перпендикулярную магнитную запись, до которой магнитные домены "лежали" на поверхности пластины, а теперь они выстроены вертикально, как зёрнышки риса. Критическое значение имеет состав, расположение, расстояния и другие параметры "зёрнышек". Электронный микроскоп способен показать разницу в росте доменов, которая, например, появляется при разнице в температуре в один градус между двумя процессами изготовления.

Экскурсия на завод WD

Нажмите на картинку для увеличения.

В идеальном случае все магнитные домены ("зёрнышки") должны расти одинаково, но такого попросту не происходит. Когда магнитный материал наносится на подложку, домены будут ориентироваться в зависимости от вещества подложки, и эта ориентация, в свою очередь, влияет на то, как домены "растут" по терминологии инженеров WD. Но домены могут расти под разными углами, подложка может смещаться, да и многие другие случайные факторы тоже могут повлиять на конечный результат. Изменение процесса напыления может акцентировать размер домена или модифицировать его кристаллографию таким образом, что увеличит магнитную эффективность диска, то есть повысит эффективную плотность хранения данных.

Если посмотреть на фотографии, то левый экран показывает участок с дефектом (тёмная область) под тонким слоем. Центральная область называется мягкой подложкой, материал выше является магнитным напылением, а самый верхний слой - защитное покрытие.

"Сильное увеличение фотографий позволяет получить информацию о химическом составе", отметил инженер WD. "Процесс прохождения электронов через образец приводит к излучению рентгеновских лучей. Мы можем оценить энергию этих рентгеновских лучей и получить информацию о химическом составе каждого слоя. Когда мы определим состав слоя, мы можем решить, нужно ли нам увеличить содержание того или иного химического элемента. Этот процесс также полезен и для анализа сбоев".
Назад
Вы читаете страницу 2 из 4
1 2 3 4
Далее


СОДЕРЖАНИЕ

Экскурсия в лаборатории Western Digital: отзывы в Клубе экспертов THG [ 6 отзывов] Экскурсия в лаборатории Western Digital: отзывы в Клубе экспертов THG [ 6 отзывов]


РЕКЛАМА
РЕКОМЕНДУЕМ ПРОЧЕСТЬ!

История мейнфреймов: от Harvard Mark I до System z10 EC
Верите вы или нет, но были времена, когда компьютеры занимали целые комнаты. Сегодня вы работаете за небольшим персональным компьютером, но когда-то о таком можно было только мечтать. Предлагаем окунуться в историю и познакомиться с самыми знаковыми мейнфреймами за последние десятилетия.

Пятнадцать процессоров Intel x86, вошедших в историю
Компания Intel выпустила за годы существования немало процессоров x86, начиная с эпохи расцвета ПК, но не все из них оставили незабываемый след в истории. В нашей первой статье цикла мы рассмотрим пятнадцать наиболее любопытных и памятных процессоров Intel, от 8086 до Core 2 Duo.

ССЫЛКИ
Реклама от YouDo
erid: LatgBwA2E