Magnetische opslag. Jan Genoe

Transcriptie

1 Magnetische opslag Jan Genoe

2 Historisch perspectief 1973: 1. 7 Mbit/ inch² 140 MBytes 1979: 7. 7 Mbit/inch² MBytes Jan Genoe: Magnetische Opslag

3 Historisch perspectief 1989: 63 Mbit/inch² MBytes 1997: 1450 Mbit/inch² MBytes 1997: 3090 Mbit/inch² MBytes Jan Genoe: Magnetische Opslag

4 Hard disk densiteit-evolutie sinds 1990 Voor 1990: verdubbeling densiteit elke 36 maanden. Prestaties van de processors verdubbelen elke 24 maanden. Introductie van de Giant MagnetoResistance (GMR) in 1988 Hard disk densiteit verdubbeling alle 18 maanden Bij een gelijk blijvende rotatiesnelheid verhoogt ook de data doorvoer. Jan Genoe: Magnetische Opslag

5 Giant MagnetoResistance (GMR) Nobelprijs Physica 2007 Albert Fert Peter Grünberg Jan Genoe: Magnetische Opslag

6 Jan Genoe: Magnetische Opslag Detailfoto van een Harde Schijf

7 Magnetische korrel 10 gigabits/inch 2 25 gigabit/inch 2 Jan Genoe: Magnetische Opslag

8 Traditionele meetkop Een spoel wordt gebruikt om het magnetische veld te schrijven en om het magnetisch veld te meten. Aangezien het magnetisch veld zwakker wordt naarmate de korrels kleiner worden, zal de leeskop steeds dichter tegen de korrels moeten geplaatst worden. Hetzelfde geldt voor het schrijven. Deze zeer korte afstand heeft tot gevolg dat trillingen tot belangrijke schade kunnen leiden. Jan Genoe: Magnetische Opslag

9 Probleemstelling Schrijfproces Zeer kleine spoeltjes kunnen gemakkelijk gemaakt worden met de technieken van de micro elektronica Leesproces Hoe kleiner de korrel, hoe zwakker het magnetisch veld. Hoe zwakker het magnetisch veld, hoe moeilijker een verandering te meten Hoe gevoeliger de leeskop, hoe kleiner de magnetische korrels mogen zijn. Jan Genoe: Magnetische Opslag

10 Giant Magneto-resistance (GMR) In aanwezigheid van een magnetisch veld zal een elektron zijn spin richten volgens dit magnetisch veld. Bij doorgang van een laag waar het magnetisch veld anders gericht is, is interactie nodig Jan Genoe: Magnetische Opslag

11 Structuur GMR leeskop Dunne magnetische lagen, bijvoorbeeld Cobalt/ijzer legeringen worden afgewisseld met niet magnetische geleiders, bijvoorbeeld koper in een sandwich structuur Stroom loopt verticaal doorheen de structuur De spanning wordt gemeten. Jan Genoe: Magnetische Opslag

12 Werkingsprincipe (1) Met een sterk magnetisch veld in één richting gaan alle magnetische lagen in diezelfde richting gemagnetiseerd zijn. Een sterk magnetisch veld in de andere richting levert natuurlijk het omgekeerde op Een klein magnetisch veld zal echter een afwisselend magnetisch veld opleveren Jan Genoe: Magnetische Opslag

13 Jan Genoe: Magnetische Opslag Werkingsprincipe (2)

14 Praktische implementatie GMR leeskop Jan Genoe: Magnetische Opslag

15 Scaling leeskop Downscaling verloopt gelijkaardig als de halfgeleiderindustrie Jan Genoe: Magnetische Opslag

16 LCD displays

17 Historisch perspectief Klassieke TV: CRT-tube als hij groter werd, moest hij ook dikker zijn Jan Genoe: LCD displays

18 LCD displays Nobelprijs Physica 1991 Pierre-Gilles de Gennes Jan Genoe: LCD displays

19 Voorstelling Onderzoeksgroepen imec

20 IMEC FULL ECO SYSTEM Universities Europe imec Government Industry

21 Silicon 200mm solar cell pilot line line Organic solar cell line NERF lab Nano biolabs 300mm pilot line 450mm ready STATE-OF-THE-ART RESEARCH FACILITIES

22 300mm PILOT LINE preparing for 450mm IMEC 2011 / CONFIDENTIAL 22

23 Albanie Algerije Armenië Bangladesh Bosnië Brazilian Bulgarije Canada Chili China Colombia Dominikaans Duitsland Egypte Filipijnen Finland Frankrijk Georgië Griekenland Groot- Guatemala Hongarije Hongkong Ierland Indië Indonesië Irak Iran Israël Italië Ivoor Kust Japan Kazachstan Korea Kroatië Letland Libanon Lithouwen Maleisië Marokko Mexico Moldavië Nederland Nepal Nicaragua Oeganda Oekraïne Oezbekistan Oostenrijk Pakistan Polen Portugal Roemenië Rusland Servië Singapore Slovakije Soedan Spanje Taiwan Tsjechië Tunesië Turkije V.S.A. Venezuela 120 TALENT MAGNET 66 NATIONALITIES Belgians

24 SPIN-OFFS Joint R&D Services Transfer & licenses Training Spin-offs IMEC 2011 / CONFIDENTIAL 24

25 RESEARCH PROGRAMS FOR FULL ECO SYSTEM Green Radio Human++ NVision Energy Low power wireless communication BAN Life sciences Imaging 3D visualization Photovoltaics Power devices Core CMOS Lithography Devices Interconnects CMORE MEMS, Sensors Photonics Organic electronics

26 SYSTEM ON FOIL IMEC 2011 / CONFIDENTIAL 26

27 6 FLEXIBLE WAFER IMEC 2011 / CONFIDENTIAL JAN GENOE IMEC CONFIDENTIAL 27

28 150MM WAFER IMEC 2011 / CONFIDENTIAL 28/

29 PARAMETERS OF BOTH FOILS ALU-foil Instruction foil Transistor-count Area [cm 2 ] 1.96 x x 0.64 Pin-count Power consumption 92µW at 10V V DD IMEC 2011 / CONFIDENTIAL 29

30 A NEW ERA: Intel 4004 Organic microprocessor Transistor-count Area 3 x 4 mm x 1.72 cm 2 Pin-count Power consumption 1 V DD =15V Instr/sec= 92 khz 92 V DD =10V Instr/sec= 6 Hz Semiconductor Silicon Pentacene P-type mobility ~450 cm 2 /Vs ~0.15 cm 2 /Vs Logic family P-type P-type Operation inversion accumulation Technology 10 µm 5 µm Bus width 4 bit 8 bit Wafer 2 rigid 6 flexible IMEC 2011 / CONFIDENTIAL 30/43 30

31 TOEPASSINGEN: FLEXIBLE DISPLAY IMEC 2011 / CONFIDENTIAL 31

32 X after mainframe Mini computer PC Notebooks Mobile internet? Next # sold 1M 10M 100M 1B 10B 100B Volume [m 3 ] Total [Mm 3 ] Toekomstige toestellen na de tablets: 10 keer compacter 10 keer lichter Display size gelijk of groter de hedendaagse displays Folie gebaseerde toekomstige displays 2014 IEEE 30.2: Digital PWM-Driven AMOLED Display on Flex Reducing Static Power Consumption International Solid-State Circuits Conference 32 of 34

33 Vereisten voor future displays Ultra dun Ultra licht onbreekbaar Flexibel, plooibaar en rolbaar Low-power Hoge resolutie (> 500 dpi) Hoge kleur kwaliteit 2014 IEEE 30.2: Digital PWM-Driven AMOLED Display on Flex Reducing Static Power Consumption International Solid-State Circuits Conference 33 of 34