Page 117 - Spin Transport and Spintronics
P. 117
บทที่ 5
หน่วยความจำฮาร์ดดิสก์ไดร์ฟ
คุณสมบัติของสปินถูกนำมาประยุกต์ใช้ในการทำงานของอุปกรณ์หน่วยความจำเชิงแม่เหล็ก
ต่างๆ อย่างแพร่หลาย ได้แก่ ฮาร์ดดิสก์ไดร์ฟ (hard disk drive หรือ HDD) หน่วยความจำเข้าถึงแบบสุ่ม
เชิงแม่เหล็ก (magnetoresistive random access memory หรือ MRAM) หน่วยความจำเข้าถึงแบบ
สุ่มเชิงแม่เหล็กที่ใช้ปรากฏการณ์สปินทอร์ค (spin-transfer-torque magnetoresistive random ac-
cess memory หรือ STT-MRAM) และหน่วยความจำแบบเรซแทร็ค (racetrack memory) เป็นต้น
การนำคุณสมบัติของสปินซึ่งมีมวลน้อยและมีความเร็วในการเคลื่อนที่สูงมาประยุกต์ใช้ในการออกแบบ
อุปกรณ์บันทึกข้อมูล ทำให้สามารถออกแบบอุปกรณ์การบันทึกข้อมูลที่มีขนาดเล็กลง แต่สามารถจุ
ข้อมูลและมีความเร็วในการเข้าถึงข้อมูลที่สูงขึ้น ในบทนี้จะกล่าวถึงรายละเอียดของการประยุกต์ใช้
คุณสมบัติของสปินในการออกแบบหัวอ่านข้อมูลซึงเป็นอุปกรณ์สปินทรอนิกส์ที่มีความสำคัญ โดยต้อง
มีการออกแบบให้มีประสิทธิภาพในการทำงานที่สูงเพื่อให้สามารถรองรับความต้องการในการเพิ่มค่า
ความจุของข้อมูลในอนาคตได้
ฮาร์ดดิสก์ไดร์ฟเป็นหน่วยความจำเชิงแม่เหล็กแบบถาวรที่ถูกใช้งานอย่างแพร่หลายในคอมพิว-
เตอร์ แล็ปทอป และเทคโนโลยีการบันทึกข้อมูลแบบคราวด์ เนื่องจากมีประสิทธิภาพการทำงานที่สูง
และมีราคาต่อหน่วยความจำเพียง 0.03 ดอลล่าต่อกิกะไบต์ ซึ่งถูกกว่าหน่วยความจำแบบโซลิดสเตต
ไดร์ฟ (solid state drive) ซึ่งมีราคาประมาณ 0.2 – 0.3 ดอลล่าต่อกิกะไบต์ ฮาร์ดดิสก์ไดร์ฟจะมีการ
บันทึกข้อมูลลงบนแผ่นดิสก์ (platter) ที่เคลือบด้วยสารแม่เหล็กและถูกติดตั้งบนมอเตอร์แกนหมุน
(spindle motor) ดังแสดงในรูปที่ 5.1 โดยมอเตอร์แกนหมุนจะทำหน้าที่หมุนแผ่นดิสก์ไปในตำแหน่ง
ของแทร็คข้อมูลที่ต้องการบันทึกข้อมูล ซึ่งความเร็วในการอ่านและบันทึกข้อมูลหรืออัตราการถ่ายโอน
ข้อมูล (data transfer rate) จะมีค่าขึ้นอยู่กับความเร็วของการหมุนแผ่นดิสก์และค่าความจุเชิงพื้นที่
ของการบันทึกข้อมูล ในปัจจุบันความเร็วของการหมุนแผ่นดิสก์จะมีค่าประมาณ 7200 รอบต่อนาที ซึ่ง
ทำให้เกิดอัตราถ่ายโอนข้อมูลที่ 120 เมกะไบต์ต่อวินาที (MB/s) หัวเขียนและหัวอ่านข้อมูลจะถูกติด
ตั้งบนแขนเลื่อนซึ่งเชื่อมต่อกับมอเตอร์วอยล์คอยล์สำหรับใช้ในการควบคุมการเคลื่อนที่ในการบันทึก
และอ่านข้อมูล โดยองค์ประกอบทั้งหมดของฮาร์ดดิสก์ไดร์ฟดังกล่าวมาจะถูกบรรจุภายในเบสเคสติง
(base-casting) ที่ถูกปิดผนึกอย่างแน่นหนาเพื่อป้องกันฝุ่นละอองเข้าไปในอุปกรณ์การบันทึกข้อมูล
นอกจากนี้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของฮาร์ดดิสก์ไดร์ฟให้มีค่าที่สูงขึ้น สามารถทำได้โดยอาศัย
