富士通硬盘

磁头在晶格介质上读写时的波形图示

纳米孔氧化铝晶格介质的正面(左上)、横截面(左下)和填充磁性钴后(右)的电子显微镜照片。

尽管SSD固态硬盘(闪存硬盘)的发展势头正劲，但是传统硬盘最大的优势便是容量——闪存硬盘短时期内无法追上。各种新技术正在促使传统硬盘不断创下存储容量的新高，一段时间内温彻斯特结构的硬盘仍将牢牢占据主流地位。

笔记本电脑硬盘的容量有望达到TB级别！最近发布这一消息的是富士通公司。该公司称，富士通实验室、山形富士通和神奈川理工学院联合开发出了用于硬盘的纳米孔氧化铝晶格介质，并在旋转的硬盘上利用悬浮磁头从单个纳米孔中进行读写。

从理论上来说，采用该技术可使双碟设计的2.5英寸硬盘容量达到1.2TB，这意味着这层晶格介质的存储能够达到目前容量最大的硬盘的8倍容量。这种高密度硬盘有望在2010年左右投产。

高密度硬盘的秘诀

自从IBM在1956年向全世界展示第一台磁盘存储系统以来，硬盘的温彻斯特结构(硬盘的核心部分包括盘片、主轴电机、读写磁头和电机马达等部件)一直没有改变。虽然不少人一直认为这种结构阻碍了硬盘技术的发展，但是硬盘要提高各方面能力并非彻底推翻这个结构，而应在这一基础上进行改进。晶格介质的配置技术和垂直读写技术就担当了这样的角色。

此次富士通就采用了垂直读写技术和特殊的晶格介质配置方法。此外，富士通的突破之处更在于组合了这种介质与磁头，并且是以与普通硬盘相同的旋转速度来记录播放的。这样做意义何在？转速高低意味着能耗高低，富士通公司尖端产品设计副主管David James的说法很具代表性： “磁盘转速没必要再提高了，毕竟人们都很希望能把能耗降下来。”

垂直读写技术

从宏观来看，硬盘就是由几个盘片组成的，盘片是在铝制合金或者玻璃基层的超平滑表面上依次涂上薄磁涂层、保护涂层和表面润滑剂等形成的；从微观来看，盘片上的薄磁涂层由海量的、体积极小的磁颗粒组成，约100个磁颗粒首尾连接组成一个磁记录单元，通过电极性来记录1bit的信息——0或1。磁颗粒越小，就越容易受到外部磁场和热量的干扰而不稳定，从而导致磁盘上的数据丢失，这就是超顺磁效应。

从微观上解释垂直磁化记录，它使磁记录单元的排列方式发生了变化——从首尾相接的水平排列变成了肩并肩的垂直排列，纵向、相邻的磁记录单元只在磁极一端相接，这对稳定性的改进是很有成效的；磁头的构造也有了一些改进，并增加了软磁底层。这些改变直接解决了超顺磁效应问题，并且为今后的容量突破提供了充足的空间。

纳米孔氧化铝晶格介质

富士通团队研发出了在硬盘表面的薄磁涂层上利用蜂窝状结构存储数据的方法。相比起来，现有的硬盘薄磁涂层上采用的基本上只是无序的晶体结构存储数据。

富士通这次开发的晶格介质以100nm间隔，有规则地配置了微小磁性体，通过记录播放的波形确认出每个磁性体可记录1bit信息。换算成面记录密度，就相当于600GB/平方英寸。

与富士通之前间隔25纳米形成磁性体的方法不同，这种晶格介质的制作采用了纳米压印光刻的方法。首先，在铝盘片上涂布光阻剂，在光阻剂上压印形成微小孔的图案；接着用蚀刻方法在盘片上形成几纳米深的微孔；然后对铝进行阳极氧化，微孔的深度由此达到了几百纳米；最后在孔中填入磁性材料钴。此次并不是在整个盘片上，而只是在18mm左右的圆形区域内形成了微小磁性体的图案。

据悉，山形富士通等组织还计划在今年9月举办的第13届日本应用磁学会学术演讲会上进一步公布实验的概要。

链 接:硬盘发展的岔路口

1.小面积高密度磁盘

优点：数据保存时间长(100年都不成问题)，存储容量大(目前为三种硬盘之首)，可擦写次数几乎为无限(在硬盘寿命期限内)。

缺点：读取速度较低，能耗较高，噪音大，抗撞击能力弱。

2.SSD固态硬盘(闪存硬盘)

这是温彻斯特模式受到的最大挑战，三星电子是这种NAND型闪存架构的固态硬盘的支持者。(详情请查阅第60期新知栏目《闪存硬盘：告别低速、噪音和笨重》)

优点：固态硬盘不存在一般硬盘上的活动部件，因此也没有低速、噪音大、笨重、怕撞击、能耗过大等缺点。

缺点：数据保存时间短(基本在10年以内)，存储容量有限(目前为几十GB)，可擦写次数少(十万次左右)。

3.混合型硬盘

这是一个中庸的方案，由微软在推广Vista操作系统时提出。混合型硬盘能让传统机械式硬盘在使用时进入睡眠状态，数据的读写和存取则在非易失性的闪存中进行。

Vista的ReadyDrive功能是针对混合式硬盘设计的，这并不会让硬盘的成本提高太多，而且这是在短期内有望普及的技术。

混合型硬盘稳定性高于SSD固态硬盘，成本也要平易近人得多，并且依然可以实现大容量存储。

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