革新百年录制技术，硬盘容量提升10倍

　　在过去的50年中，硬盘业一直采用纵向记录技术，在经历两代产品以后，这种技术已经进入了逐渐饱和阶段。在近10年的时间里，科学家及工程师们仔细研究“超磁极限”的潜在效应，并预测这种效应的存在将有可能妨碍硬盘业的未来发展。　　

　　回顾历史，自1956年世界上第一部商用硬盘面世以来，业界不断研究如何能够将数据比特磁粒体积缩小的方法，以提升产品的存储容量。因为只有将磁粒的体积缩小，数据比特才会变小，硬盘才能够存储更多的数据。但是在“超磁极限”效应的影响下，如果采用纵向记录模式将磁粒体积不断压缩，数据的完整性就会遭到破坏。因为硬盘中的磁粒极为微小，而室温环境下产生的随机热能震动会让它们失去磁向，从而出现超磁极限现象。也就是说，这些磁粒的正负极会产生突变并随之倒置，形成破坏数据的“逆转比特”，使硬盘失去可靠性。　　

　　随着消费电子产品的应用不断提高，目前市场上对硬盘存储容量的需求也大幅增加，所以对硬盘业来说，研究出能够突破超磁极限的技术就显得异常关键。消费者想要存储更多歌曲、照片和影片，于是许多存储容量更高、体积更小的产品也应运而生。但是由于磁性记录技术受到超磁极限所影响，所以硬盘在未来一两年内也将可能要面临容量发展的瓶颈。　　

　　现在，拥有长达一百多年发展历史的磁性记录技术再度受到关注，这促使了日立环球存储科技公司及存储业其它厂商必须研究出解决超磁极限问题的办法。垂直记录技术正是解决这一问题的有效途径。假使这种技术能够在未来五到七年内获得广泛应用，垂直记录的数据密度将会比纵向记录高出10倍之多，为未来研发出更高容量的硬盘产品奠定基础，方便厂商把硬盘应用到MP3播放器、个人多媒体播放器、数码相机、掌上电脑及其它手提或移动设备。　　

　　目前为了实现这方面的技术突破，日立已经在今年四月开发出具有了230Gb/in2垂直记录的业界最高数据密度，比现有的最高纵向记录密度高出两倍，日立相信这种数据密度将会在2007年应用在各种商业性的硬盘产品上。　　

　　垂直记录与纵向记录的不同之处

　　近50年来，硬盘业几乎只专注于发展纵向记录技术，即每一数据比特的磁化与硬盘的转盘均为纵向排列。但是在垂直记录技术中，每一数据比特的磁化与硬盘的转盘则为垂直排列。　　

　　垂直记录技术是丹麦科学家Valdemar Poulsen在十九世纪后期首创，他也被公认为首位能够利用垂直记录技术通过磁带记录声音的人。直至1976年，垂直记录技术再次实现了显著的突破，有“垂直记录技术之父”之称的日本东北工业大学校长及首席总监岩崎俊一(Shun-ichi Iwasaki)教授充分肯定了垂直记录技术在数据密度上的优势。他的努力为深化垂直记录技术的研究奠定了基础，尽管业界一直专注于采用纵向录写技术来实现磁录密度上的突破，但是对于垂直记录技术的研究也从未中断。　　

　　为了了解垂直记录技术到底是如何运作的，我们可以首先将比特想象成小磁块。当你采用传统的纵向记录技术时，代表比特的磁块是沿着磁盘面的圆轨端对端排列的。假想1和0相间的最高密度比特样式，相连的磁块会以头对头(正极对正极)、尾对尾(负极对负极)的形式排列。在这种情况下，每一个磁块互相排斥，一旦遇到高温波动的时候，磁块就会变得很不稳定。但是在垂直记录技术中，小磁块一上一下垂直摆放，相连磁块的正极与负极互相吸引，所以磁块的排列更加紧密，磁性也更加稳定。这正是垂直记录技术如何在避免因为超磁效应导致内存流失的前提下，还能减小比特体积的关键。　　

　　基于这种磁化原理，垂直记录技术使硬盘制造商可以在磁盘的每一平方英寸内放置更多数据比特，即磁录密度或数据密度。此外，垂直记录也使比特保留磁荷能力得以增强，即所谓的“抗磁力”。　　

　　虽然与目前广泛采用的纵向记录技术不同，垂直记录在技术上仍是纵向记录技术的最佳备选方案，因为两种技术之间存在相似性，所以业界仍可以在充分利用现有的科技的同时，采用垂直记录技术来延缓超磁效应带来的负面影响。　　

　　受超磁效应影响所形成的极限磁录密度一直是被科学家和工程师们广泛争论的话题。早在二十世纪70年代，就有科学家就预测极限磁录数据密度为25MB/in2。可惜此项预测并不准确。由于科学家和工程师们的共同努力下，日立环球存储科技公司与其它厂商将磁录密度的极限大幅提高。而今纵向记录的最高磁录密度已超过了100GB/in2。但是研究人员相信当磁录密度远远超过120GB/in2时，数据的完整性就会难以保持稳定的状态。届时，垂直记录将会成为主流的磁录科技。　　

　　随着超磁极限障碍的日益临近，磁盘容量的惊人增长速度开始逐渐降低。在过去十年的高峰期，容量每过12个月便会增长一倍。日立环球存储科技公司与其它厂商的科学家们认为垂直记录技术可进一步预防超磁极限的影响，使磁录密度有机会以每年40%的速度不断增长。　　

　　凭借垂直记录原理和抗磁力两项优点，科学家相信垂直记录技术的磁录密度上限可比纵向记录超出10倍。据目前的预测结果显示，使用垂直记录的磁录密度最高将可达到1TB/in2。 两到三年内，3.5英寸硬盘将能够存储1TB(兆字节)的数据。　　

　　垂直记录技术的机遇与挑战　　

　　垂直记录蕴含的重大潜力，使日立环球存储科技公司和其它硬盘厂商能够以合理的增长步伐继续扩大容量以满足社会对获取信息的殷切需求：据加州柏克莱大学 (University of California Berkeley) 一份2003年度的报告显示，2002年，共有超过400万TB的信息被制造及磁化存储，比 2000年的170万TB增长一倍以上。事实上，现在并无迹象表明硬盘存储的需求会减退。恰恰相反，所有迹象都显示这种需求会在信息科技应用和消费电子需求的刺激下，以惊人的速度增长。　　

　　行业分析师预测，到2008年，消费电子产品所需的硬盘将占硬盘整体销售量的40%，较2003年的9%及2004年的15%大幅提升。传统99v市场要求硬盘有卓越的效能，但消费电子市场追求的却是容量的极大化。娱乐及个人数据以数码格式存储，已成为日趋普及的现象，音乐、相片、影片及其它个人文件都需要高容量的存储设备。因此，日立环球存储科技公司相信在未来五至十年，平均每个家庭将会拥有10-20部不同用途的硬盘。这项预测将十分倚赖于垂直记录技术的成功发展及应用。　　

　　虽然垂直记录技术与目前的纵向记录技术非常相似，但仍有一些技术困难需要克服。例如，日立环球存储科技公司的工程师们正研究发明新的读写磁头、试验一些具有更高磁化特性和表面经过改良的新材料、根据日益微小的磁化比特和讯号维持噪音比率，以及利用更先进的算法侦测和诠释磁化讯号。　

　　这些难题既不简单也不陌生，业界过去也曾面对并最终成功解决了类似的难题。当然，解决以上的难题需要有如日立环球存储科技公司及其它自行研制硬盘和相关技术等厂商的时间、工程资源和大规模的创造性。　　

　　同样重要的是，垂直记录技术并非所有解决存储需求的万灵丹。它只是一块垫脚石，让硬盘业可以在它的基础上探索和发明改善磁录的新方法。其中一项名为“样式媒介”的新方法，有朝一日可成功将每比特尺寸由现在的约100点减至1点。这方法是利用平版印刷将样式刻在磁盘面盘上，一旦成功掌握了这项技术，便能轻易地以符合经济原则的方式复制，既不会大幅增加硬盘的成本，又能将磁录密度提高10倍之多。事实上，日立环球存储科技公司实验室正在积极研究这种技术。 　

　　研究人员现在所面对的一项基本挑战是提高碟片抗磁力通常意味着录写的难度提高。解决方法之一是采用热辅助磁录技术。热辅助可以实现在高抗磁力的改良碟片上进行录写。另一方法则是采用倾斜垂直记录技术，利用对角式磁化改善碟片承受磁荷的能力，并同时继续录写。　　

　　对未来充满信心　　

　　当第一部5MB硬盘在50年前推出时，没有人能够预测到业界今日的发展。人们也无法相信一个读写磁头竟能以每小时100英里的速度，在距硬盘碟片不到人类头发直径万分之一的高度上转动，也不能相信如硬币一般大小的硬盘能存储整个音乐库的数据。在那个时代的人们的眼中，这些大概只是科幻小说里的情节。　　

　　当然，人们可以理解科学概念和物理定律终将会使这些假设变成真实。毕竟，纵然有千百种新发明，基本的科学原理——如 Valdemar Poulsen一百多年前的发现 ——仍维持不变。　　

　　这些不变的定律，让业界有信心克服超磁极限的挑战，并使垂直记录技术成为首个技术桥梁。

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