Magnetische opslag Jan Genoe Historisch perspectief 1973: 1. 7 Mbit/ inch² 140 MBytes Jan Genoe: Magnetische Opslag 1979: 7. 7 Mbit/inch² 2 300 MBytes Historisch perspectief 1989: 63 Mbit/inch² 60 000 MBytes Jan Genoe: Magnetische Opslag 1997: 1450 Mbit/inch² 2 300 MBytes 1997: 3090 Mbit/inch² 8 100 MBytes Hard disk densiteit-evolutie sinds 1990 • Voor 1990: verdubbeling densiteit elke 36 maanden. – Prestaties van de processors verdubbelen elke 24 maanden. • Introductie van de Giant MagnetoResistance (GMR) in 1988 • Hard disk densiteit verdubbeling alle 18 maanden – Bij een gelijk blijvende rotatiesnelheid verhoogt ook de data doorvoer. Jan Genoe: Magnetische Opslag Giant MagnetoResistance (GMR) • Nobelprijs Physica 2007 Albert Fert Jan Genoe: Magnetische Opslag Peter Grünberg Detailfoto van een Harde Schijf Jan Genoe: Magnetische Opslag Magnetische korrel 10 gigabits/inch2 Jan Genoe: Magnetische Opslag 25 gigabit/inch2 Traditionele meetkop • Een spoel wordt gebruikt om het magnetische veld te schrijven en om het magnetisch veld te meten. • Aangezien het magnetisch veld zwakker wordt naarmate de korrels kleiner worden, zal de leeskop steeds dichter tegen de korrels moeten geplaatst worden. • Hetzelfde geldt voor het schrijven. • Deze zeer korte afstand heeft tot gevolg dat trillingen tot belangrijke schade kunnen leiden. Jan Genoe: Magnetische Opslag Probleemstelling • Schrijfproces – Zeer kleine spoeltjes kunnen gemakkelijk gemaakt worden met de technieken van de micro elektronica • Leesproces – Hoe kleiner de korrel, hoe zwakker het magnetisch veld. – Hoe zwakker het magnetisch veld, hoe moeilijker een verandering te meten – Hoe gevoeliger de leeskop, hoe kleiner de magnetische korrels mogen zijn. Jan Genoe: Magnetische Opslag Giant Magneto-resistance (GMR) • In aanwezigheid van een magnetisch veld zal een elektron zijn spin richten volgens dit magnetisch veld. • Bij doorgang van een laag waar het magnetisch veld anders gericht is, is interactie nodig Jan Genoe: Magnetische Opslag Structuur GMR leeskop • Dunne magnetische lagen, bijvoorbeeld Cobalt/ijzer legeringen worden afgewisseld met niet magnetische geleiders, bijvoorbeeld koper in een sandwich structuur • Stroom loopt verticaal doorheen de structuur • De spanning wordt gemeten. Jan Genoe: Magnetische Opslag Werkingsprincipe (1) • Met een sterk magnetisch veld in één richting gaan alle magnetische lagen in diezelfde richting gemagnetiseerd zijn. • Een sterk magnetisch veld in de andere richting levert natuurlijk het omgekeerde op • Een klein magnetisch veld zal echter een afwisselend magnetisch veld opleveren Jan Genoe: Magnetische Opslag Werkingsprincipe (2) Jan Genoe: Magnetische Opslag Praktische implementatie GMR leeskop Jan Genoe: Magnetische Opslag Scaling leeskop Downscaling verloopt gelijkaardig als de halfgeleiderindustrie Jan Genoe: Magnetische Opslag LCD displays Historisch perspectief • Klassieke TV: CRT-tube – als hij groter werd, moest hij ook dikker zijn Jan Genoe: LCD displays LCD displays • Nobelprijs Physica 1991 Pierre-Gilles de Gennes Jan Genoe: LCD displays Voorstelling Onderzoeksgroepen imec IMEC FULL ECO SYSTEM Universities Europe imec Industry Government Silicon 200mm solar cell pilot line line Nano biolabs Organic solar cell line NERF lab 300mm pilot line 450mm ready STATE-OF-THE-ART RESEARCH FACILITIES 300mm PILOT LINE … preparing for 450mm © IMEC 2011 / CONFIDENTIAL 22 0 Albanie Algerije Armenië Bangladesh Bosnië Brazilian Bulgarije Canada Chili China Colombia Dominikaans… Duitsland Egypte Filipijnen Finland Frankrijk Georgië Griekenland Groot-… Guatemala Hongarije Hongkong Ierland Indië Indonesië Irak Iran Israël Italië Ivoor Kust Japan Kazachstan Korea Kroatië Letland Libanon Lithouwen Maleisië Marokko Mexico Moldavië Nederland Nepal Nicaragua Oeganda Oekraïne Oezbekistan Oostenrijk Pakistan Polen Portugal Roemenië Rusland Servië Singapore Slovakije Soedan Spanje Taiwan Tsjechië Tunesië Turkije V.S.A. Venezuela TALENT MAGNET 66 NATIONALITIES 120 102 100 80 60 47 40 38 20 1 1 2 1 1 7 6 9 2 1 1 1 3 2 1 1 1 2 1 10 1 1 5 1 1 1 2 1 1 2 7 1 1 1033 Belgians 76 58 51 44 29 34 30 15 18 17 13 2 1 1 3 1 1 3 8 8 3 8 7 1 8 1 3 1 1 SPIN-OFFS Joint R&D Services Transfer & licenses Training Spin-offs © IMEC 2011 / CONFIDENTIAL 24 RESEARCH PROGRAMS FOR FULL ECO SYSTEM Green Radio Human++ NVision Energy Low power wireless communication BAN Life sciences Imaging 3D visualization Photovoltaics Power devices Core CMOS Lithography Devices CMORE Interconnects MEMS, Sensors Photonics Organic electronics SYSTEM ON FOIL © IMEC 2011 / CONFIDENTIAL 26 6” FLEXIBLE WAFER © IMEC 2011 / CONFIDENTIAL JAN GENOE IMEC CONFIDENTIAL 27 150MM WAFER © IMEC 2011 / CONFIDENTIAL 28/43 28 28 PARAMETERS OF BOTH FOILS ALU-foil Instruction foil Transistor-count 3381 612 Area [cm2] 1.96 x 1.72 0.72 x 0.64 Pin-count 30 14 Power consumption 92µW at 10V VDD © IMEC 2011 / CONFIDENTIAL 29 A NEW ERA: 1971 2011 Intel 4004 Organic microprocessor Transistor-count 2300 3993 Area 3 x 4 mm2 1.96 x 1.72 cm2 Pin-count 16 30 Power consumption 1 W @ VDD=15V Instr/sec= 92 kHz 92 µW @ VDD=10V Instr/sec= 6 Hz Semiconductor Silicon Pentacene P-type mobility ~450 cm2/Vs ~0.15 cm2/Vs Logic family P-type P-type Operation inversion accumulation Technology 10 µm 5 µm Bus width 4 bit 8 bit Wafer 2” rigid 6” flexible © IMEC 2011 / CONFIDENTIAL 30/43 30 TOEPASSINGEN: FLEXIBLE DISPLAY © IMEC 2011 / CONFIDENTIAL 31 1965-1975 1975-1985 1985-1995 1995-2005 2005-2015 2015-X ? after mainframe Mini computer PC Notebooks Mobile internet Next # sold 1M 10M 100M 1B 10B 100B Volume [m3] 10 1 0.1 0.01 0.001 0.0001 Total [Mm3] 10 10 10 10 10 10 Toekomstige toestellen na de tablets: • 10 keer compacter • 10 keer lichter • Display size gelijk of groter de hedendaagse displays Folie gebaseerde toekomstige displays © 2014 IEEE International Solid-State Circuits Conference 30.2: Digital PWM-Driven AMOLED Display on Flex Reducing Static Power Consumption 32 of 34 Vereisten voor future displays • • • • • • • Ultra dun Ultra licht onbreekbaar Flexibel, plooibaar en rolbaar Low-power Hoge resolutie (> 500 dpi) Hoge kleur kwaliteit © 2014 IEEE International Solid-State Circuits Conference 30.2: Digital PWM-Driven AMOLED Display on Flex Reducing Static Power Consumption 33 of 34
© Copyright 2024 ExpyDoc
