Mucho tiempo antes de que existieran los discos duros y los sistemas de datos que hoy son accesibles y populares, existieron los soportes de cinta magnética (Discket) para almacenar los datos que se utilizaban en un ordenador. El último sobreviviente conocido por la mayoría fue el popular disquete. A pesar que estos soportes ya no se utilizan de forma masiva, debido a que poseen costos superiores a los discos duros, las grandes empresas siguen prefiriéndolos por sobre los sistemas de discos duros convencionales. La razón es muy sencilla: en una pulgada cuadrada se pueden almacenar 45GB de datos y esto permite crearcartuchos de hasta 50TB, según ha anunciado el Instituto Tecnológico de Tokio en conjunto con Hitachi Maxell, Ltd.
Hitachi Maxell, Ltd. y el Instituto de Tecnología de Tokio anunciaron conjuntamente que han desarrollado una cinta de ultra-alta capacidad que finalmente conducirá a desarrollar cartuchos de cinta magnética de más de 50TB de capacidad de almacenamiento de datos, es decir 33 veces más que los cartuchos LTO Ultrium que se utilizan en la actualidad y que pueden albergar hasta 1,6 TB de información con velocidades de transferencia de datos de 280MB/s. Observa este comercial de HP promocionando las ventajas de sus cartuchos de cinta y comienza a sorprenderte.
Hoy en día, el uso de la cinta magnética se ha ampliado en múltiples áreas donde el almacenamiento masivo de datos es la prioridad sin ser tan necesaria una enorme velocidad de acceso a estos datos. Ejemplos de uso de estos cartuchos son encontrados en las grandes bibliotecas o las oficinas de registros públicos, donde el almacenamiento a largo plazo de los datos es el fundamento del negocio. En la actualidad incluso, se lo considera como un medio de almacenamiento “verde o ecológico” debido a los escasos recursos energéticos que consume para lograr un almacenamiento eficiente de datos.
Para lograr este récord de almacenamiento, el Instituto de Tecnología de Tokio desarrolló un sistema de pulverización catódica del material ferroso hecho que permitió una reducción drástica del tamaño de cada “elemento” susceptible de ser magnetizado y orientado. A esto debemos agregarle la propiedad de la grabación magnética perpendicular que ha logrado reducir diez veces el tamaño de cada bit dentro de la cinta. Gracias a estas técnicas, se obtiene una cinta final de 4,5 micrones de espesor y con una capacidad de almacenamiento sorprendente.
En un disco duro convencional, cada área magnetizada se compone de pequeñas regiones magnéticas conocidas como antes mencionamos: “granos”. Cuando toda la línea de granos se orienta en una misma dirección, la magnetización de toda la región es fuerte. Si algunos de los granos no logran mantener su polaridad, la magnetización de toda la región se debilita, y una cabeza de lectura puede tener dificultades de leer un dato específico. Si en cambio todos los granos, o algún gran número de ellos, se posicionan de manera opuesta, la polaridad se invierte. Se necesitan cerca de 100 granos para hacer una región magnetizada fiable para el registro de un dato digital. Con una densidad menor se convierte en una unidad propensa a errores.
La fortaleza de una zona magnetizada tiene que ser lo suficientemente grande como para que el cabezal de lectura de una unidad de disco pueda interpretar un dato correcto y el software de procesamiento de señales en el paquete de disco pueda determinar la correcta dirección de la magnetización del grano en la superficie. Si esta “fuerza” de magnetización se cae por debajo de cierto umbral, el cabezal no sería capaz de leer de manera correcta un dato, y / o el software de procesamiento de la señal, no sería capaz de averiguar si el bit es un uno o un cero. Los tamaños que participan en este arreglo longitudinal se han reducido en forma progresiva, obteniéndose de este modo discos duros de mayor densidad de bits.
Vista de un cartucho LTO Ultrium (Generación 5) de Maxell
Para la construcción de la cinta se utilizan los métodos clásicos basados en una película vinílica sobre la que se deposita un revestimiento de polvo magnético. Nada del otro mundo. El mérito del desarrollo se encuentra en lograr construir una película ultradelgada con partículas magnéticas que poseen tamaños inferiores a 10 nanómetros (recordemos que un nanómetro es igual a una mil millonésima parte de un metro). De este logro de la nanotecnología dependerá, en forma exclusiva, el tamaño que deberá tener cada sección magnética que sea capaz de ser orientada en un sentido u otro y así lograr el almacenamiento del dato digital: el uno o el cero. Sólo de este modo se puede aumentar la densidad de grabación e incrementar la capacidad de almacenamiento de un cartucho: reduciendo el tamaño del “grano orientable”
Para lograr este récord de almacenamiento, el Instituto de Tecnología de Tokio desarrolló un sistema de pulverización catódica del material ferroso hecho que permitió una reducción drástica del tamaño de cada “elemento” susceptible de ser magnetizado y orientado. A esto debemos agregarle la propiedad de la grabación magnética perpendicular que ha logrado reducir diez veces el tamaño de cada bit dentro de la cinta. Gracias a estas técnicas, se obtiene una cinta final de 4,5 micrones de espesor y con una capacidad de almacenamiento sorprendente.
Nanoestructuras que forman la nueva cinta desarrollada
El aumento de la capacidad y la miniaturización de las estructuras magnéticas permitieron un conjunto de nuevas aplicaciones de almacenamiento tales como audio y vídeo de alta calidad en elementos portátiles (cartuchos). Con los antiguos métodos de grabación horizontal o longitudinal, las regiones magnetizadas que representaban bits estaban dispuestas de extremo a extremo, como si fueran fichas de dominó organizadas sobre una mesa. Si la magnetización era en una dirección, significaba un uno digital, pero si estaba en la otra dirección, significaba un cero digital.
En un disco duro convencional, cada área magnetizada se compone de pequeñas regiones magnéticas conocidas como antes mencionamos: “granos”. Cuando toda la línea de granos se orienta en una misma dirección, la magnetización de toda la región es fuerte. Si algunos de los granos no logran mantener su polaridad, la magnetización de toda la región se debilita, y una cabeza de lectura puede tener dificultades de leer un dato específico. Si en cambio todos los granos, o algún gran número de ellos, se posicionan de manera opuesta, la polaridad se invierte. Se necesitan cerca de 100 granos para hacer una región magnetizada fiable para el registro de un dato digital. Con una densidad menor se convierte en una unidad propensa a errores.
La fortaleza de una zona magnetizada tiene que ser lo suficientemente grande como para que el cabezal de lectura de una unidad de disco pueda interpretar un dato correcto y el software de procesamiento de señales en el paquete de disco pueda determinar la correcta dirección de la magnetización del grano en la superficie. Si esta “fuerza” de magnetización se cae por debajo de cierto umbral, el cabezal no sería capaz de leer de manera correcta un dato, y / o el software de procesamiento de la señal, no sería capaz de averiguar si el bit es un uno o un cero. Los tamaños que participan en este arreglo longitudinal se han reducido en forma progresiva, obteniéndose de este modo discos duros de mayor densidad de bits.
En tamaños pequeños, considerando esto tanto para los granos como para las superficies, la energía térmica generada dentro del ambiente del disco duro puede ser lo suficientemente alta como para que un grano alcance a mover (cambiar) su polaridad por sí solo luego de ser orientado. Esto se conoce como el efecto superparamagnético, y limita la capacidad de almacenamiento de datos en un medio magnético.
La grabación magnética perpendicular permite mayor densidad de datos
En cambio, con grabación perpendicular, los fabricantes están siendo capaces de levantar el techo y apretar más bits en las mismas dimensiones dentro de un disco duro real. Los pequeños granos magnéticos son empaquetados en forma vertical, por lo que cada región utiliza menos superficie de un disco para poder almacenar más bits dentro de una pulgada cuadrada. Esta técnica no es nueva y ha sido conocida por lo menos desde la década de 1970, cuando Shu-ichi Iwasaki logró desarrollar el principio de la grabación perpendicular en el Instituto de Tecnología de Tohoku en Japón. El problema por aquél entonces era la limitación tecnológica necesaria para leer y escribir regiones magnéticas verticales pero el método, a pesar de demostrar que el funcionamiento era posible, carecía de confiabilidad.
Proyección esperada para las unidades Ultrium
La utilización de cintas magnéticas como soporte de datos llegó al mundo de los ordenadores de la mano de IBM en el año 1956 y a pesar de ser una de las tecnologías más amenazadas por la Ley de Moore, las capacidades de estos soportes se han incrementado casi exponencialmente. Por otro lado, la realidad de que en la actualidad no sean tan populares y utilizadas de manera masiva, no significa que las cintas hayan perdido su potencial de trabajo y mucho menos su efectividad. De hecho, el video inicial demuestra que lo popular y conocido no siempre es lo mejor. Sin dudas que un sistema de almacenamiento de datos utilizando cartuchos de cinta magnética es mucho más caro que un sistema convencional de disco duro, pero si de algo tenemos que estar seguros es que Hitachi Maxell ha sorprendido al mundo con el logro de semejante capacidad de almacenamiento en una unidad portátil tan pequeña.
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