용어의 정의

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1956년 하드디스크 드라이브가 첫 선을 보인지 50년이 지난 2006년 현재, 면기록밀도가 처음 것에 비하여 무려 6,000만배가 증가한 120 Gbit/in2급을 상회하는 초고밀도 제품이 상품으로 판매되고 있다. 이는 Charap 등이 자기기록에서의 면기록밀도가 소위 ‘초상자성’이라는 물리적인 한계에 부딪쳐 40 Gbit/in2 이상의 면기록밀도를 가질 수 없다고 한 예언을 보기 좋게 뛰어넘은 것이다.
자기기록매체에 기록된 정보를 다시 읽을 때, 하나의 정보를 담당하는 비트(bit)의 크기가 면기록밀도 증가에 따라 작아져야 하며, 그 비례만큼 미세 영구자석의 크기도 점점 작아져야 한다. 재생할 때 신호대잡음비(S/N ratio)가 하나의 비트안에 있는 결정립자의 개수, 즉 미세 영구자석의 개수에 비례하는데, 필요한 만큼의 재생신호를 가지기 위해서는 하나의 비트 안에 결정입자가 약 1000개쯤 들어있어야 하기 때문이다. 이러한 근본적인 원리에 입각하여 Charap은 면기록밀도가 40 Gbit/in2가 되면 미세 영구자석인 결정입자가 ‘초상자성’ 특성을 가지게 되는 크기보다 더 작게 되어 ‘열적인 불안정성(thermal instability)’ 때문에 더 이상 정보를 저장할 수 없다고 하였던 것이다.
비관적인 예언을 뛰어넘은 기발한 아이디어중 하나가 ‘반강자성결합(AFC) 매체’이다. 위 그림의 왼쪽에서와 같이 하나의 자성박막을 이용하여 자기기록하였던 기존 매체와 달리, AFC 매체에서는(오른쪽 그림 참조) 두 개의 자성층과 그 사이에 루테늄(Ru)이라는 금속을 넣은 다층막을 사용한다. 여기서 흥미로운 것은 AFC 매체에서 아래층과 윗층의 자성막 사이에는 반강자성적으로 상호작용한다는 사실이다.
즉, 윗층의 자성막이 오른쪽으로 기록되는 경우에, 아래층의 자성막은 윗층의 영향을 받아 왼쪽으로 자화된다.
결론적으로 말하면, 아래층과 윗층의 자성막을 합한 것이 자성 결정립의 부피이기 때문에 열적 안정성을 도모할 수 있게 된다. 한편 잔류자화값과 박막의 두께를 곱한 값, Mr·t가 작아야 고밀도 기록이 가능하게 되는데, AFC 매체의 경우에는, 윗층 자성막의 Mr·t에서 아래층 자성막의 Mr·t를 뺀 값의 Mr·t만을 매체나 헤드가 느끼기 때문에 Mr·t에 반비례하는 비트와 비트사의 천이길이가 짧아지고 그만큼 고밀도 기록이 가능하게 되는 것이다. 기록매체를 고밀도화하는 과정에서 정보재생시에 신호크기를 확보하기 위해서 그리고 천이길이를 짧게 하기 위해서는 어쩔 수 없이 자성체의 결정립 크기가 작아질 수밖에 없게 될 것이고 ‘초상자성’이라는 한계에 부딪히게 될 것이라는 상식을 깬 쾌거라고 할 수 있다.
IBM사(현, Hitachi GST)가 AFC 매체를 채택하여 25.7 Gbit/in2의 면기록밀도를 가지는 노트북용 드라이브를 시장에 내어 판매한 것이 2001년이며, 2004년에는 100 Gbit/in2의 면기록밀도를 실현하였다.