垂直记录技术[编辑]

垂直记录技术（PERPendicular Magnetic Recording, PMR），可以使得磁记录密度达到230GB/in2，把现有的磁记录密度提高了一倍。这意味着不远的将来，我们可以购买到容量为20GB的Microdrive微硬盘或者容量为1TB的3.5英寸硬盘。日立预计PMR技术将会在2007年应用到各种硬盘产品中，而且在未来的5-7年间，还会进一步推动记录密度的提升，1英寸硬盘的容量届时也会达到60GB左右。

面临极限的磁记录技术

经历了50年的发展，硬盘具可靠性、存储速度、存储容量、性价比都处于非常理想的水平，使得硬盘经成为了计算机设备中的主流存储器。

　　IBM于1957年推出的第一款硬盘驱动器RAMAC的容量只有5MB，却有50个直径为24英寸的盘片组成，转速为1200RPM，磁记录密度只有几十kbit/in2左右。现在的盘片直径只有3.5英寸，单碟容量已经达到了100 GB （09年初单盘达到500G），磁记录密度在100Mbit/in2以上，记录密度增长了3500万倍以上。

　　从70年代到90年代初，硬盘的体积快速的缩小，使得硬盘的区域密度在近20年的时间里保持着30%的增长率。随后至今的十几年中，在新的磁头技术的推进下，硬盘区域密度的增长率达到了60%!不过，由于现有的硬盘区域密度达到了相当高的水平，进一步的发展受到了超顺磁效应限制，要继续推动 硬盘技术 的发展，需要引入新的技术。

　　最近，日立公司举行了一次小型技术讲解会，会议邀请了国内的主流媒体参加。在会议上，日立公司详细讲解了其最新的垂直记录技术(PERPendicular Magnetic Recording, PMR)，最新一份的IDC报告(《2005年 硬盘市场 :零件技术与业务模式 IDC #33466》)也认为垂直记录技术将会成为未来几年硬盘发展的趋势。在这份报告中分析了硬盘现在及未来的三种关键零件——弹性臂、磁头和磁碟，其相关技术的发展方向、以及了解其替代品技术的成本和利弊等。它预计2005年 年底垂直记录技术将会开始应用于磁头和盘片中，到2007年年底将会被广泛使用。IDC预计到2009年的时候，将会有六亿三千万颗硬盘投入市场……

超顺磁效应

要了解为什么需要新的硬盘技术，首先需要了解我们现在使用的硬盘技术。下图所示的是我们现在所使用的硬盘的结构，主要包括:读写磁头/悬挂装置、盘片、马达、外壳和电路板。电路板上的控制器接收并且解释计算机磁盘控制器(对于PC来说，就是主板南侨中的硬盘控制器)的指令，然后根据指令通过驱动马达和磁头在盘片上进行读写。

　　盘片是在铝制合金或者玻璃基层的超平滑表面上依次涂敷薄磁涂层、保护涂层和表面润滑剂等形成的。盘片以5400RPM-15000RPM的转速转动，磁头则做往复的直线运动，而可以在盘片上的任何位置读取或者写入信息。微观的来看，盘片上的薄磁涂层是由数量众多的、体积极为细小的磁颗粒组成。多个磁颗粒(约100个左右)组成一个记录单元来记录1bit的信息——0或者1。

　　这些微小的磁颗粒极性可以被磁头快速的改变，而且一旦改变之后可以较为稳定的保持，磁记录单元间的磁通量或者磁阻的变化来分别代表二进制中的0或者1。磁颗粒的单轴异向性和体积会明显的磁颗粒的热稳定性，而热稳定性的高低则决定了磁颗粒状态的稳定性，也就是决定了所储存数据的正确性和稳定性。但是，磁颗粒的单轴异向性和体积也不能一味的提高，它们受限于磁头能提供的写入场以及介质信噪比(SNR)的限制。

　　现在对于磁记录设备的要求是体积越来越小，容量越来越大，也就是区域密度越来越高，这样磁颗粒当然也就越来越小，比如当区域密度为20 Gbpsi时，磁颗粒直径约为13纳米，而当达到100 Gbpsi时，直径缩小到了9.5纳米。当磁颗粒的体积太小的时候，能影响其磁滞的因素就不仅仅是外部磁场了，些许的热量就会影响磁颗粒的磁滞，从而导致磁记录设备上的数据丢失，这种现象就是“超顺磁效应”。

　　为了尽可能的降低“超顺磁效应”，业界通过提高磁颗粒异向性、增加热稳定性来解决。磁颗粒异向性的提高固然使得磁记录介质更加稳定，但是必需同时提高写入磁头的写入能力。另外，磁颗粒体积的缩小，也需要进一步提高读取磁头的灵敏度，于是MR(磁阻磁头)和GMR(巨磁阻磁头)相继应运而生，GMR磁头技术的帮助下，水平记录区域密度已经达到了100Gbpsi以上。

　　不过，磁记录业界公认水平记录技术已经达到了极限，再通过开发不同的磁性材料、磁头技术来提升区域记录密度已经不再是经济、有效、可行的途径了。

垂直记录技术

磁垂直记录技术并非近年才出现，早在1977年被誉为现代垂直录写技术之父的日本东北工业大学校长及首席总监岩崎俊一(Shun-ichi Iwasaki)教授率先投入了这项技术的研究。岩崎俊一博士称:“我在过去的四十八年中一直从事磁性录写技术方面的研究工作，研究发现该技术的成功在于其录写密度。直至1975年，我才发现垂直录写是走向高密度录写的不二法门，之后我不断提倡把垂直技术引入现实科技中。我很高兴这项科技将不久得以实现。”

　　应用了垂直记录计数的硬盘在结构上不会有什么明显的变化，依然是由磁盘(超平滑表面、薄磁涂层、保护涂层、表面润滑剂)、传导写入元件(软磁极、铜写入线圈、用于写入磁变换的交流线圈电流)和磁阻读出元件(检测磁变换的GMR传感器或磁盘者新型传感器设计)组成。

　　微观上看，磁记录单元的排列方式有了变化，从原来的“首尾相接”的水平排列，变为了“肩并肩”的垂直排列。磁头的构造也有了改进，并且增加了软磁底层。这样做的好处是:

　　1、磁盘材料可以增厚，让小型磁粒更能抵御超顺磁现象的不利影响；

　　2、软磁底层让磁头可以提供更强的磁场，让其能够以更高的稳定性将数据写入介质；

　　3、相邻的垂直比特可以互相稳定。

　　目前，日立、希捷、东芝等公司的都已经演示了其开发的基于垂直记录技术的硬盘样品，其中东芝的1.8英寸垂直记录硬盘样品区域密度达到了133 Gbpsi，希捷的垂直记录硬盘样品的区域密度达到了170Gbpsi，日立公司也展示了区域密度达到了230 Gbpsi垂直记录硬盘!这意味着我们将在不远的未来看到容量为20GB的微硬盘和容量为1TB的3.5英寸硬盘面市。

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