قرص محرك الأقراص الصلبة

قرص محرك الأقراص الصلبة، أو القرص الصلب نفسه، هو القرص المغناطيسي الدائري الذي تُخزَّن عليه البيانات الرقمية في محرك الأقراص الصلبة . ^{[ 1 ]} سُمّيت الأقراص الصلبة بهذا الاسم نسبةً إلى صلابتها (على عكس المواد المرنة المستخدمة في صناعة الأقراص المرنة ). تحتوي محركات الأقراص الصلبة عادةً على عدة أقراص مُثبّتة على نفس المحور . يمكن للقرص تخزين المعلومات على كلا جانبيه، ويتطلب ذلك عادةً رأسَي تسجيل لكل قرص، رأس واحد لكل سطح. تُعدّ أسطح أقراص محركات الأقراص الصلبة من بين أكثر الأسطح نعومةً في الوقت الحالي. تُصنّع الأقراص وتُصقل وتُلمّع في غرف نظيفة ، غالبًا ما تكون أنظف بمئة مرة من غرفة العمليات في المستشفى، لضمان عدم وجود أي تلوث. يسمح هذا لرؤوس التسجيل بالتحرك على مسافات قصيرة للغاية ، تصل إلى بضعة نانومترات، مما يُتيح كثافة أعلى من ذي قبل.

ينقسم السطح المغناطيسي لكل قرص إلى مناطق مغناطيسية صغيرة جدًا، لا يتجاوز حجمها الميكرومتر، وتُستخدم كل منطقة لتمثيل بت واحد من المعلومات. يبلغ عرض المنطقة المغناطيسية النموذجية على قرص صلب (حتى عام 2006) حوالي 200-250 نانومترًا (في الاتجاه القطري للقرص)، وتمتد حوالي 25-30 نانومترًا في اتجاه المسار (الاتجاه المحيطي للقرص)، ما يعادل حوالي 100 مليار بت لكل بوصة مربعة من مساحة القرص (15.5 جيجابت /سم² ⁾ . عادةً ما تكون مادة الطبقة المغناطيسية الرئيسية سبيكة أساسها الكوبالت . في محركات الأقراص الصلبة الحديثة، تتكون كل منطقة مغناطيسية من بضع مئات من الحبيبات المغناطيسية، وهي المادة الأساسية التي تُمغنط. وبشكل عام، تتمتع كل منطقة مغناطيسية بتمغنط. 

أحد أسباب استخدام الحبيبات المغناطيسية بدلاً من وسط مغناطيسي متصل هو أنها تقلل المساحة اللازمة للمنطقة المغناطيسية. في المواد المغناطيسية المتصلة، تظهر عادةً تكوينات تُسمى نتوءات نيل . هذه النتوءات ذات مغنطة معاكسة، وتتشكل لنفس السبب الذي يجعل المغناطيسات الشريطية تميل إلى الاصطفاف في اتجاهات متعاكسة. تُسبب هذه النتوءات مشاكل لأنها تلغي المجال المغناطيسي لبعضها البعض ، بحيث يحدث الانتقال من مغنطة إلى أخرى عند حدود المنطقة على طول نتوءات نيل. يُسمى هذا عرض الانتقال.

تحتوي العديد من أقراص محركات الأقراص الصلبة على طبقة من مادة التشحيم مصنوعة من الكربون غير المتبلور ، مثل الكربون الشبيه بالماس ، تُسمى طبقة خارجية، تُرسب على القرص باستخدام الترسيب بالرش أو الترسيب الكيميائي للبخار. ^{[ 2 ]} كما استُخدم نتريد السيليكون ، وPFPE ^{[ 3 ] [ 4 ] ، والكربون المهدرج كطبقات خارجية. [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]} ويمكن استخدام PFPE كمادة تشحيم فوق الطبقة الخارجية. ^{[ 8 ]}

تُحدد اتجاهات الوسائط الحبيبية بناءً على ما إذا كان التسجيل المغناطيسي المستخدم طوليًا أم عموديًا. ^{[ 9 ]} تسمح الوسائط الحبيبية المرتبة بكثافات تخزين أعلى من الوسائط الحبيبية التقليدية، ويمكن للوسائط ذات النمط البتّي أن تتفوق على الوسائط الحبيبية المرتبة في كثافة التخزين. ^{[ 10 ]}

تُساهم الحبيبات في حل هذه المشكلة لأن كل حبيبة تُعتبر نظريًا مجالًا مغناطيسيًا منفردًا (وإن لم يكن ذلك دائمًا عمليًا). وهذا يعني أن المجالات المغناطيسية لا يمكنها أن تنمو أو تتقلص لتشكيل نتوءات، وبالتالي سيكون عرض الانتقال في حدود قطر الحبيبات. ومن ثم، انصبّ جزء كبير من تطوير محركات الأقراص الصلبة على تقليل حجم الحبيبات . ^{[ 11 ] [ 12 ]}

تُصنع الأقراص الصلبة عادةً باستخدام ركيزة من الألومنيوم أو الزجاج أو السيراميك. ^{[ 13 ]} تُصنع أقراص محركات الأقراص الصلبة لأجهزة الكمبيوتر المحمولة من الزجاج، بينما تُستخدم أقراص الألومنيوم غالبًا في محركات أقراص أجهزة الكمبيوتر المكتبية ذات السعات المنخفضة (أقل من 12 تيرابايت). أما تلك التي تستخدم غاز الهيليوم، فتُصنع من أقراص زجاجية رقيقة جدًا نظرًا لمحدودية الألومنيوم. ^{[ 14 ] [ 15 ]} في صناعة الأقراص، تُرسّب طبقة رقيقة على جانبي الركيزة، غالبًا باستخدام عملية ترسيب فراغي تُسمى الترسيب بالرش المغناطيسي. تتميز هذه الطبقة ببنية طبقية معقدة تتكون من سبائك معدنية مختلفة (معظمها غير مغناطيسي) كطبقات سفلية، مُحسّنة للتحكم في التوجه البلوري وحجم حبيبات طبقة الوسائط المغناطيسية الفعلية الموجودة فوقها، أي الطبقة التي تخزن بتات المعلومات. وفوقها، تُرسّب طبقة واقية من الكربون باستخدام عملية الترسيب بالرش نفسها. تحتوي الأقراص عادةً على عدة طبقات من المواد، مثل طبقة أساسية، وطبقات مغناطيسية ناعمة سفلية (SULs) قد تحتوي على الكوبالت والحديد ^{[ 16 ] [ 17 ]} مصنوعة من مواد مثل طبقة مضادة للمغناطيسية (A-FM) مصنوعة من أكسيد النيكل، أو سبيكة النيكل والمنغنيز، أو سبيكة الحديد والمنغنيز ^{[ 18 ]} ، وطبقة وسيطة مصنوعة من الروثينيوم ^{[ 18 ]} ، وطبقة من سبيكة الكوبالت والكروم والبلاديوم مع الأكسيد ^{[ 8 ]} . في مرحلة ما بعد المعالجة، تُرسَّب طبقة رقيقة جدًا من مادة تشحيم بوليمرية على سطح البنية المُرَسَّبة بالرش عن طريق غمر القرص في محلول مذيب، وبعد ذلك يُصقل القرص بعمليات مختلفة لإزالة العيوب الصغيرة، ويُتحقق من خلوه من أي نتوءات أو عيوب أخرى بواسطة مستشعر خاص على رأس متحرك (حيث يُحدد حجم البت المذكور أعلاه تقريبًا مقياس حجم العيب الكبير). في محرك الأقراص الصلبة، تتحرك رؤوس القراءة والكتابة بشكل شعاعي فوق سطح الأقراص الدوارة لقراءة البيانات أو كتابتها. وتُعدّ النعومة الفائقة والمتانة والتشطيب المثالي من الخصائص الأساسية لأقراص القرص الصلب.

في عام 1990، طُرح محرك الأقراص الصلبة توشيبا MK1122FC في اليابان. وقدّم هذا المحرك أول قرص ذي ركيزة زجاجية ، ليحل محل سبائك الألومنيوم المستخدمة في محركات الأقراص الصلبة السابقة. ^{[ 19 ]} في فبراير 1991، أصدرت شركة Areal Technology محرك الأقراص الصلبة MD-2060، وهو من أوائل محركات الأقراص الصلبة التي تستخدم ركيزة زجاجية. صُمم هذا المحرك في الأصل لأجهزة الكمبيوتر المحمولة ، حيث تُعدّ مقاومة الصدمات العالية للركائز الزجاجية أكثر ملاءمة لها. ^{[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]} في أبريل 1991، طُرح محرك الأقراص الصلبة توشيبا MK1122FC في أمريكا الشمالية؛ وتمكنت مصانع توشيبا من إنتاج أعداد أكبر بكثير من محركات الأقراص مقارنةً بشركة Areal، التي سرعان ما اختفت من السوق. ^{[ 20 ] [ 23 ]} حوالي عام 2000، بدأت شركات تصنيع محركات الأقراص الصلبة الأخرى بالتحول من أقراص الألومنيوم إلى أقراص الزجاج، نظرًا لما تتمتع به أقراص الزجاج من مزايا عديدة مقارنةً بأقراص الألومنيوم. ^{[ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]}

في عامي 2005 و2006، بدأ تحول جذري في تكنولوجيا محركات الأقراص الصلبة والأقراص/الوسائط المغناطيسية. في البداية، كانت تُستخدم مواد ممغنطة مستوية لتخزين البيانات، ولكن تم استبدالها الآن بالتسجيل العمودي . ويعود سبب هذا التحول إلى الحاجة إلى مواصلة التوجه نحو زيادة كثافة التخزين، حيث توفر الوسائط ذات التوجيه العمودي حلاً أكثر استقرارًا لحجم بتات أصغر. ويؤثر توجيه المغنطة عموديًا على سطح القرص بشكل كبير على بنية القرص المُرسب واختيار المواد المغناطيسية، بالإضافة إلى بعض المكونات الأخرى لمحرك الأقراص الصلبة (مثل رأس القراءة/الكتابة والقناة الإلكترونية).

• أجهزة استعادة البيانات
• التسجيل المغناطيسي بمساعدة الحرارة