Peter Grünberg

Bienvenue dans le nouveau millénaire

En 1988, le Professeur Peter Grünberg fait une découverte qui va bouleverser le stockage de nouvelle génération sur disque dur. De fait, l'impact de son invention est aujourd'hui omniprésent et touche une multitude d'activités du quotidien, de l'usage des ordinateurs aux loisirs sur appareil mobile.

M. Grünberg, encore aujourd'hui physicien de renom au Centre de recherche de Juliers en Allemagne, a vu son brevet publié en 1994. Quatre ans plus tard, il reçoit le Prix allemand de l'avenir pour son invention, qui révolutionne en profondeur le stockage de données.

Améliorant les performances des têtes à magnétorésistance antérieures, l'effet de magnétorésistance géante (GMR en anglais) permet d'accroître considérablement le volume de données stockées par unité de surface d'un disque dur. L'invention a permis de multiplier jusqu'à cinquante fois la capacité de stockage du disque dur d'un ordinateur classique (d'environ 10 Go en 1997 à 100-500 Go aujourd'hui).

L'invention de M. Grünberg ouvre également la voie à la production commerciale d'enregistreurs vidéo à disque dur et au développement de la technologie MRAM (Magnetoresistive RAM), qui permettra un amorçage quasi-instantané des ordinateurs.

L'émergence de disques durs miniatures légers inaugure également une nouvelle ère pour les appareils mobiles compacts tels que les lecteurs MP3 et les appareils photo numériques. La génération des appareils de poche et l'envol des ventes d'Apple, fabricant de l'iPod à disque dur, lecteur MP3 le plus connu au monde, en sont des exemples emblématiques. Au premier trimestre de l'exercice 2006 d'Apple, l'iPod a rapporté 2,9 milliards de dollars, soit 51 % du chiffre d'affaires total de l'entreprise.

Principe de fonctionnement de la technologie Les données d'un disque dur sont inscrites en couche sur des plateaux et stockées en une suite de zones magnétisées, dont chacune possède une polarisation parmi deux possibles et forme l'unité irréductible des données numériques : le bit. La séquence des polarisations sur le plateau tournant représente le code numérique des données, qui est lu par une tête de lecture, selon un processus similaire à celui d'un diamant sur un disque vinyle. La tête de lecture lit les données en mesurant la tension du courant électrique induit par les bits. La méthode la plus simple pour augmenter la capacité de stockage d'un disque dur consiste à utiliser des zones magnétisées plus petites, mais l'intensité de leur champ magnétique est plus faible et la tension correspondante plus difficile à détecter par la tête de lecture.

C'est là que l'effet GMR intervient comme une nouvelle méthode économique de détection des champs magnétiques même très faibles. Avec la technologie GMR, la tête de lecture est composée d'une couche de matériau non ferromagnétique entre deux couches ferromagnétiques ultra-minces. Lorsque la première des deux couches magnétiques s'approche du bit sur le plateau, le pôle de l'aimantation de la couche se réaligne, de sorte que sa polarisation change en fonction de la polarisation du bit.

De son côté, la deuxième couche ferromagnétique est magnétisée en permanence et détecte le sens du champ magnétique de l'aimantation de l'autre couche qui est en train de lire le bit. Un courant électrique traverse alors les deux couches magnétiques. Lorsque les deux couches magnétiques possèdent un champ magnétique de même sens, la résistance est faible et la tension élevée ; lorsque les champs magnétiques sont de sens opposé, la résistance est élevée et la tension faible.

Avec les technologies antérieures, il était impossible de lire des bits très petits, car leur champ magnétique est trop faible pour que la tête de lecture le détecte. En revanche, l'effet GMR permet de mesurer les champs magnétiques très faibles, et donc de réduire la taille de la zone magnétisée.

IBM devient en 1995 le premier titulaire de licence de la technologie GMR et commercialise son premier produit en 1997. Grâce à cette nouvelle technologie, le prix du mégaoctet de stockage s'effondre, dévissant de 20 cents en 1997 à moins d'un demi-cent en 2001. Durant cette même période, le marché mondial des disques durs progresse de 66 %, passant de 126 à 209 millions de dollars.

Aujourd'hui, plus de 90 % de toutes les têtes de lecture présentes dans les disques durs reposent sur la découverte de M. Grünberg. Par ailleurs, cette technologie polyvalente est déclinée avec succès dans d'autres dispositifs que les disques durs, notamment des composants de mémoire non volatile et une variété de capteurs : circuits de freinage ABS, systèmes de traitement d'argent liquide, implants médicaux, etc.