硬件技術

很感興趣，一直想研究一下關於硬件的常識，下面當個普及

硬盤

擴容

現有的垂直磁記錄（PMR）技術可能沒法得到更多的硬盤容量提高，，因而咱們很早就投入了多種的技術研發，以期可以擴大硬盤容量。如今看來，咱們的這一決定很是明智併爲將來發展鋪平了道路，咱們能夠將大馬士革磁頭製造技術和能量輔助磁記錄技術相結合，用來增長PMR硬盤的容量。

因爲磁頭組件會影響硬盤擴容，所以，若是寫入磁頭過大，則很難產增長面密度（即沿磁道的每英寸位數（BPI）乘以每英寸磁道數（TPI）所得結果）所需的較小磁道。每英寸磁道數越多，面密度就越大，磁盤表面可用的每平方英寸容量就越大。因爲尺寸縮放受到磁道長度寫入性能的限制，爲了擴大容量，須要引入一個窄小可靠且間距更小的寫入磁頭，以容納較小的磁道。

咱們將採用大馬士革工藝生產的寫入磁頭與微驅動設計相結合，得到了優於以往乾式磁極頭工藝的每英寸磁道數，提高了寫入性能，能夠更好地控制磁頭幾何形狀和製造工藝公差，改善了磁頭尺寸的縮放，並大幅減小了相鄰磁道干擾（ATI）。由此，咱們不只能夠大幅提高可利用磁道密度，並且提高了磁頭質量和相關產量。藉助大馬士革製造工藝將多層材料沉積並鍍在磁頭部位，能夠更好地控制磁頭形狀和尺寸，還可以使用極薄的多層材料來製成複雜的磁頭結構，不管何種形狀均可製做。

硬盤擴容的下一步是須要減少介質顆粒的尺寸，並使用較小的磁頭來磁化顆粒。大馬士革工藝旨在生產出更窄小的磁頭，使得每一個微小磁化顆粒能夠向上或向下對齊，以便執行寫入操做。

在開發窄小的寫入磁頭的過程當中，難點在於較小尺寸的磁頭可否產生足夠的磁場使磁體向上或向下翻轉。若是能量勢壘太低，則磁性膜介質容易受到磁盤上的熱不穩定性影響，而且磁體可能無心中自行翻轉，從而失去數據的完整性。要想增長磁盤容量，存儲介質所具備的能量勢壘必須可以克服熱不穩定性，此外，寫入磁頭必需要在進行寫入磁盤操做時協助下降能量勢壘。目前有兩種磁記錄技術正在開發之中，可以經過熱輔助或微波輔助的方式實現能量提高，可是這兩種技術都須要克服一些困難。

微波輔助磁記錄（MAMR）技術概況：

MAMR技術利用由自旋力矩震盪器（STO）產生的微波場來提供能量輔助。雖然MAMR技術自己並不新穎，但使用自旋力矩震盪器生成磁場來翻轉硬盤中的磁體不只具備創新性，並且對硬盤設計產生了變革性影響。

根據這種方法，自旋力矩震盪器位於磁頭的寫入磁極旁邊，可產生電磁場，從而在較弱的磁場中將數據寫入到介質中。微型自旋力矩震盪器嵌入在磁頭內部，不只在磁頭組件設計方面取得突破，還可大幅增長容量並提高可靠性。

磁盤上的磁性顆粒與旋轉陀螺儀相相似，在沒有外部磁場做用的狀況下，能夠在向上或向下的方向上保持穩定。當沿着與磁體當前狀態相反的方向施加足夠的磁場時，磁極會在施加的磁場方向上翻轉。經過自旋力矩震盪器施加額外的磁場，能夠在較弱的磁場條件下更快速地翻轉磁體。

內部測試代表，MAMR能量輔助與利用大馬士革工藝生產的磁頭相結合使用，可以創造出比當前業界領先的PMR磁頭更多的容量提高，並具備更加廣闊的面密度增長前景。壽命可靠性測試代表，MAMR磁頭的平均無端障時間是熱輔助磁頭的一百倍。此外，咱們還對多個磁頭進行了可靠性測試，99.99%的受試MAMR磁頭在寫入壽命小時數方面要優於99.99%的受試熱輔助磁頭好幾個數量級。學術研究還發現，MAMR可以將面密度擴升到每平方英寸4Tb以上。

所以，爲提升企業級硬盤存儲容量，咱們將於2019年推出MAMR硬盤產品；與此同時，咱們還將繼續投資於MAMR技術，充分利用現有的PMR能力以及通過實踐驗證的成功基礎架構。咱們已經制定了一份技術路線圖，計劃推出多代超大容量企業級產品，在將來五年內將磁道密度擴展至100萬TPI以上。

熱輔助磁記錄（HAMR）技術概況：

HAMR技術的實施成本高昂，還存在技術複雜和可靠性方面的問題，所以在短時間內難以實現產品化和批量生產。

該技術的原理是：將一個激光二極管直接置於寫入磁頭組件的前方，而後迅速地加熱高矯頑磁性的介質，這種介質只有通過加熱才能寫入數據；隨着激光二極管產生的高熱量減小，介質逐漸冷卻下來，介質的矯頑磁性增長，比特數據存儲到磁盤上，使得數據很難被意外刪除。

在每一個硬盤磁頭組件中部署激光二極管不只成本高昂，並且真正使人擔心的是，在狹小的空間內產生高熱量會致使嚴重的可靠性問題。並且，在寫入磁頭或介質磨損用壞以前，介質可被加熱和寫入的次數是有限的。

激光二極管加熱後會產生高溫，必須使用昂貴的玻璃基板，沒法使用現在超大容量企業級硬盤經常使用的高性價比鋁磁盤材料。此外，HAMR硬盤還須要使用新材料來塗覆介質，於是提高了技術和製造風險。鐵鉑材料之因此被選擇，是由於其具備可承受激光加熱的矯頑磁性和熱性能。目前咱們使用的硬盤一般採用通過幾代強化的鈷鉑介質，而且是經過高效製造工藝加工而成。

要想使用HAMR技術來知足當今數據中心的可靠性要求並製造出可行的高容量HAMR硬盤，咱們還須要花費大量的時間來解決相關的技術難題。這些難題包括但不限於：利用激光二極管以可靠的方式加熱窄小的點，消除致使磁頭組件殘留的碳蒸汽沉積物，減小磁頭和介質的磨損等，而這樣一來，可能還須要對主機軟件進行更改。

歷史

IBM於1957年推出的第一款硬盤驅動器RAMAC的容量只有5MB，卻有50個直徑爲24英寸的盤片組成，轉速爲1200RPM，磁記錄密度只有幾十kbit/in2左右。盤片直徑只有3.5英寸，單碟容量已經達到了100GB，磁記錄密度在100Mbit/in2以上，記錄密度增加了3500萬倍以上。

日立公司舉行了一次小型技術講解會，會議邀請了國內的主流媒體參加。在會議上，日立公司詳細講解了其最新的垂直記錄技術（Perpendicular Magnetic Recording,PMR），這項技術可使得磁記錄密度達到230GB/in2，把現有的磁記錄密度提升了一倍。這意味着不遠的未來，咱們能夠購買到容量爲20GB的Microdrive微硬盤或者容量爲1TB的3.5英寸硬盤。日立預計PMR技術將會在2007年應用到各類硬盤產品中，並且在將來的5-7年間，還會進一步推進記錄密度的提高，1英寸硬盤的容量屆時也會達到60GB左右。