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Le principe fondamental :
Les supports d'enregistrement magnétiques sont des disques
de plastique ou d'aluminium sur lesquels sont déposés des matériaux
qui restent aimantés après avoir été soumis à un champ magnétique.
Choisir un bon matériau pour
l'enregistrement magnétique :
Le choix de matériaux adaptés fait également appel à deux notions
principales, répondant à deux besoins particuliers.
Tout d'abord, l'aimantation de chaque bloc d'information
doit assez intense pour qu'un détecteur (la tête
de lecture) mesure sans erreur si le champ magnétique pointe
dans un sens ou dans l'autre.
En termes physiques : leur aimantation rémanente (du latin remanere
: rester) doit être importante, c'est-à-dire qu'ils conservent
une aimantation notable lorsque le champ magnétique appliqué redevient
nul, après écriture.
Ensuite, l'aimantation de chaque bloc d'information doit
être stable : elle ne doit être modifiée ni trop facilement
(par le premier petit aimant passant à portée de votre bureau,
par exemple), ni trop rapidement (la "survie" typique des enregistrements
est de l'ordre d'une dizaine d'années).
En termes physiques : il faut utiliser des matériaux à haute coercivité,
ce qui signifie qu'il faut appliquer un champ magnétique intense
pour changer le sens de leur aimantation (le champ coercitif est
grand).
L'un des matériaux qui allient ces deux propriétés
est l'alliage cobalt-platine-chrome (CoPtCr) que l'on dépose sous
forme de film très mince sur un support. Il forme alors de très
petits grains de CoPt séparés par de fines parois de chrome qui
les isolent les uns des autres. Chaque grain peut être aimanté
dans le plan du support (enregistrement longitudinal) mais pointant
vers l'avant ou vers l'arrière.
Y écrire et y lire des informations...
L'écriture des bits de données consiste à aimanter séparément
de petites régions du film, par groupe d'une centaine de grains
ayant tous la même direction d'aimantation. Cette inscription
se fait au moyen d'une tête d'écriture dite "inductive" constituée
d'un très petit entrefer (aimant) couplé à un bobinage électrique
: selon le sens du courant qui parcoure la bobine, le champ magnétique
induit au centre de l'entrefer est dirigé dans un sens ou dans
l'autre. Ce champ magnétique provoque à son tour l'aimantation
de la région magnétique de la bande trouvant sous la tête : le
bit est écrit.
La tête inductive servant à l'écriture peut également être utilisée
pour la lecture : la variation de l'aimantation d'une région
à une autre, transmise à l'entrefer, induit dans la bobine un
courant électrique dont le sens dépend du signe de la variation
d'aimantation.
Cependant, pour la lecture, les têtes inductives sont avantageusement
remplacées par les têtes magnétorésistives dont la sensibilité
est nettement plus importante. Commercialisées depuis début 1992,
elles sont composées d'un circuit électrique dans lequel est inséré
un élément magnétorésistif. Cet élément ayant la propriété d'offrir
une résistance plus ou moins importante au passage du courant
selon l'aimantation du support, il suffit alors de mesurer les
différences de résistance électrique provoquées par le passage
de la tête au dessus du support.
Dans la pratique, on installe donc une double-tête en couplant
une tête inductive pour l'écriture et une tête magnétorésistive
pour la lecture.
"Portée" par la rotation très rapide du disque (plusieurs milliers
de tours par minute), la tête magnétique vole littéralement au
dessus de la surface du support à très basse altitude : entre
10 et 15 nanomètres (1 nm = 10-9 m), soit le cinq millième
du diamètre d'un cheveu ! La mise en place de sécurités au niveau
de la tête et la grande planéité des supports permet d'éloigner
la perspective du crash mais cette très grande proximité de la
tête et du support reste un facteur majeur de fragilité de ces
supports.
... toujours plus d'informations !
Après avoir planté le décor, abordons le problème central : comment
mettre plus d'informations sur une disquette sans en changer la
taille ?
La solution est, a priori, très simple : pour mettre plus de
domaines sur une même surface, il suffit de réduire la taille
des domaines. Certes. Mais il faut veiller à ne dégrader ni la
qualité de l'enregistrement ni la fiabilité de la lecture/écriture.
Diminuer la taille des domaines implique donc à la fois l'élaboration
de matériaux que l'on puisse "découper" en zones plus petites
et l'amélioration des performances des têtes de lecture/écriture
qui se doivent d'être alors capables de traiter un signal d'autant
plus faible que les bits sont plus petits.
Pour la partie lecture/écriture, plusieurs étapes ont d'ores
et déjà été franchies avec l'introduction des têtes magnétorésistives
puis l'arrivée des têtes utilisant la magnétorésistance géante
dont la sensibilité est 10 à 20 fois plus grande que celle des
têtes magnétorésistives.
Pour l'amélioration des supports, la voie la plus évidente est
de continuer à diminuer la taille des grains (en en gardant tout
de même une centaine par bit pour avoir statistiquement une taille
et une orientation d'aimantation moyennes identiques d'un bit
à l'autre).
Jusqu'à quand ?
Si l'augmentation de la densité d'informations continue de progresser
au rythme actuel de 60% par an, il va falloir trouver rapidement
une autre solution.
En effet, en dessous d'une taille critique des grains (et donc
des domaines aimantés), l'agitation thermique devient suffisamment
influente pour modifier leur direction d'aimantation, entraînant
ainsi la perte de l'information.
Heureusement, la maîtrise de plus en plus grande des possibilités
de la micro-électronique permet d'envisager d'autres solutions
pour l'avenir. Pour permettre de réduire tout de même la taille
des bits et fabriquer des bits plus petits sans nuire à leur stabilité,
on cherche simultanément à à séparer physiquement les grains et
à élaborer de nouveaux matériaux ayant une plus forte stabilité
mais des grains plus petits, en envisageant deux possibilités
d'orientation de l'aimantation : longitudinale ou perpendiculaire
au plan du support.
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