磁霸!垂直记录热度渐升
能将磁盘密度提高10倍的垂直记录大概是近期最受人们关注的硬盘技术了,本站也一直酝酿着对其进行较为详细的介绍。不过,对于这种涉及到磁记录原理的技术,仅靠抽象的文字描述是很难让人真正理解的,恰逢日立为我们提供了图文并茂的演示材料,特经过加工后充实到原以枯燥铺叙为主的技术性文章中登出,以飨读者。对了,本页下方还有一个名为“Get Perpendicular”的Flash,绘声绘影,很有趣哦!
本周北京的气温已冲上38℃,不过与关心硬盘技术的人们对垂直记录的热情相比恐怕仍略逊一筹。IDC在其最新的特别报告中指出,垂直记录(Perpendicular Recording)技术将主宰硬盘工业,并成为硬盘当前的发展大势。此项技术及其配套的新磁头和盘片会于2005年底开始被采用,预计在2007年底被广泛投入生产。据IDC预测,在2009年使用垂直记录技术的硬盘将达到六亿三千万部,成为雄霸市场的新技术。
垂直记录技术的应用将直接改变磁头和盘片的结构,因此与富士通(Fujitsu)、迈拓(Maxtor)、三星(Samsung)和西部数据(WD)相比,两家采取“垂直整合”业务模式的厂商——日立(Hitachi GST)和希捷(Seagate)——对于何时开始在量产的硬盘中采用该技术无疑更有发言权。继日立宣布开发出具有每平方英寸230Gb/in2垂直录写的业界最高数据密度之后,希捷也发布了第一款采用垂直记录技术的2.5英寸硬盘。
当然,随便说说都很简单,能否率先供货才见真本事。日立预计其首款2.5英寸垂直记录硬盘将在2005年开始上市,希捷的Momentus 5400.3则把时间定在了2006年第一季度。既然产品上的胜负急切还难见分晓,先做些知识普及工作也是很有意义的。
6月21日,日立环球存储科技(Hitachi Global Storage Technologies,HGST)公司在北京召开了垂直记录技术媒体交流会,专程赶来的公司产品战略与营销高级副总裁Bill Healy和全球尖端科技高级总监高野公史(Hisashi Takano)与国内各专业媒体的代表就垂直记录技术进行****流。

日立环球存储科技公司产品战略与营销高级副总裁Bill Healy展望硬盘发展趋势
这种会议的开头照例都是要展望一下发展趋势的,Bill Healy先生向我们出示了IDC关于消费电子硬盘的最新预测:在2008年之前,消费电子硬盘的出货量将会增长到全部硬盘的30%,年复合增长率(CAGR)达40%。

IDC对消费电子硬盘发展的预测
业界这么看好硬盘在消费电子设备中的前景,很大程度上是因为看到了移动电话等手持设备对大容量存储的需求。可是,面对闪存的竞争,硬盘的抗冲击能力已经处于下风,速度也不算快,如果不能在体积基本相当(也就是说,尺寸要尽可能地小)的前提下发挥容量优势,显然不会有多少胜算。目前1英寸硬盘容量已经做到了6GB,年底能达到8∼10GB,而要再继续发展的话,现有的纵向记录(Longitudinal Recording)技术已经接近极限,就必须得垂直记录技术出马了。
温习!硬盘原理和结构
看起来日立对与媒体的技术交流很有经验,他们似乎很清楚并不是每个人都了解硬盘的原理和结构,而这是谈论垂直记录最基本的前提。本站不久前曾经图文并茂地介绍过硬盘的构造,不过里面所用的基本上都是实物图片,太过具体,恰好此次日立提供的图更接近原理性质,可以帮助读者增进对硬盘构成的了解。需要注意的是,对于某些部件的称呼两者略有出入,稍加对比便可分清。

说是“硬盘的构成”,磁头和盘片的关系才是真正的主角
组成硬盘的主要部件基本都标出来了
这张图把磁头和盘片的结构展现得很清楚
上面三张图介绍的都是硬盘最基本的原理和结构,与纵向记录还是垂直记录没什么关系。随着技术的不断进步,硬盘呈现出尺寸越变越小的趋势。

自从问世以来,硬盘尺寸变小的步伐就没有停止过
当然,硬盘尺寸的减小是个循序渐进的过程,因此多种尺寸规格的硬盘并存是很常见的现象。

从上至下依次是1英寸微硬盘Mikey、超薄(5mm厚)1.8英寸硬盘和2.5英寸硬盘
显然,随着硬盘尺寸的缩小,所有组件也都同步变小

即使硬盘尺寸不改变,磁头和磁单元也要不停地变小,否则存储面密度无法提高
在硬盘尺寸小到一定程度,或者存储面密度提高到一定水平之后,问题就出现了。
瓶颈!垂直记录取代纵向记录
磁记录的存储面密度在经过10年左右的高速增长之后,遇到了发展的瓶颈,即所谓“超顺磁性”效应。

2003年以前的10年是磁记录密度增长最快的时期
多年以来,硬盘一直采用纵向记录技术。硬盘的盘片可以看作是一个二维的平面,磁单元沿着盘片旋转的方向(切向)排列,磁极相邻,首尾相接顺序从磁头下方通过。整整一圈下来,就是一个磁道,盘片上的所有磁道都是同心圆。

纵向记录技术图解
存储面密度的提高,就意味着代表每个bit的磁单元和组成它的磁粒的体积(主要是在盘片表面上所占的面积)要相应减小,其所具有的能量自然随之下降,发展到一定程度之后,只需要很小的能量——譬如室温下的热能——就可以将其翻转(保存的数据便被破坏,无法再正确地读出),这就是所谓的“超顺磁性”效应(Superparamagnetic Effect)。为了避免磁粒在室温下自动反转磁路,可以使用具有高矫顽力(将其反转需要较多的能量)的材料作磁层以提高热稳定性,但这样又会给磁头正常的改写数据带来困难

由于超顺磁性效应的影响,即使硬盘处在正常的环境下,所保存的数据也会随着时间的推移而逐渐丢失
需要指出的是,超顺磁性效应对硬盘正常工作的影响并非最近才开始显现,早在2001年IBM就推出了AFC(Anti-Ferromagnetic-Coupled,反铁磁体耦合)介质来对抗超顺磁性效应。这种被称为Pixie dust(仙女之尘)的技术采用了一种三明治结构,即采用两个磁层中间夹着一层厚度之后3个原子左右的稀有金属(钌)层,上下两层对硬位置的磁粒具有相反的磁路方向,彼此互相稳定。在出售给日立之前,IBM的全线硬盘产品就都已经采用了AFC介质盘片。其他的厂商也运用了类似的技术,差别只在于商品化的名称和层数(3层或5层,后者是两个钌层中间又夹着一个磁层),譬如富士通的SFM(Synthetic Ferrimagnetic Media,合成铁氧体介质)。

除了磁路方向由水平转为垂直,垂直记录与纵向记录的共同点还是很多的