Grundlagen: Festplattentechnik

MR- und GMR-Technologien

Eine Kopfeinheit besteht heute aus zwei Teilen. Der Induktiv-Kopf zum Schreiben hat eine Spule mit einigen Windungen aus einer Leiterbahn auf einem Halbleiterplättchen. Bis vor vier Jahren waren bei Datendichten von 700 MBit/inch2 zum Teil auch für den Lesekanal noch Induktiv-Technologien üblich, obwohl bereits 1996 die ersten Festplatten mit MR-Leseköpfen erhältlich waren. Dies wird verständlich, wenn man bedenkt, dass die Entwicklungszeit eigener MR-Technologien bis zu zehn Jahre in Anspruch nimmt. Western Digital hat beispielsweise erst 1998 im Zuge eines Abkommens mit IBM auf die MR-Technologie umgestellt und dabei die Köpfe von IBM bezogen.

Der Induktiv-Kopf schreibt eine breite kräftige Spur. Der schmalere MR- oder GMR-Kopf liest zuverlässig auch noch schwache Signale in der Mitte der geschriebenen Spur, die einen großen Rauschanteil aufweist.

Magnetwiderstand: Prinzipieller Aufbau eines MR-Kopfes in der Seitenansicht. (Quelle: Quantum, jetzt Maxtor)
Magnetwiderstand: Prinzipieller Aufbau eines MR-Kopfes in der Seitenansicht. (Quelle: Quantum, jetzt Maxtor)

Standard-MR-Köpfe sind für Datendichten bis 1500 Mbit/inch2 geeignet. Die heutigen weiterentwickelten GMR -Leseelemente kommen mit Datendichten bis 20 Gbit/inch2 zurecht.

Der MR- oder GMR-Kopf zum Lesen besteht aus mehreren übereinander gelegten Schichten mit unmagnetischen Zwischenlagen. Er macht sich zunutze, dass sich der Widerstand von bestimmten Materialien wie Nickel-Eisen-Verbindungen im Magnetfeld ändert. Der Widerstand ist direkt abhängig von der Stärke des Magnetfelds, für ein Signal ist keine zeitlich abhängige Flussänderung wie bei Induktiv-Köpfen erforderlich.

Die magnetischen Lagen des MR-Kopfes sind unterschiedlich vormagnetisiert. Ein magnetischer Impuls (Bitsignal von der Scheibenoberfläche) kippt je nach 0- oder 1-Orientierung die erste magnetische Schicht und erzeugt dadurch mit der Magnetschicht in der nächsten Lage zusammen ein relativ kräftiges Signal. Ein Auslösesignal von halber Stärke genügt also für ein kräftiges Vollsignal. Weitere Effekte wie geringeres Grundrauschen und eine kleine Bauform sind zusätzliche positive Eigenschaften dieser Technik.