内忧外患知天命：2006年硬盘技术综述

以厚度对抗超顺磁性效应

以AFC为代表的夹层结构能解一时的燃眉之急，但也使盘片的生产变得复杂，势必会提高成本，并且随着磁录密度（单碟容量）的进一步提高，可能需要更多的层数，终非长久之计。不过，其在磁层厚度上做文章的思路值得肯定。

二维的磁录密度（单位是bit/in²，即每平方英寸bit数，常用Gb/sq.in代表）可以分解为两个一维的量——盘片切向上的位密度（每英寸bit数，BPI）和径向上的道密度（每英寸磁道数，TPI），位密度越高，磁位单元的长度越短；道密度越高，磁道的宽度越窄。显然，磁录密度的提高就意味着磁位单元在盘片表面上所占面积的缩小。

盘片上的位密度和道密度示意：左半边的道密度较低，右半边的道密度较高；上半边的位密度较低，下半边的位密度较高。综合起来，左上四分之一的磁录密度最低，右上和左下各四分之一的磁录密度较高，右下四分之一的磁录密度最高

在磁性材料相同的情况下，磁位单元所拥有的能量取决于其体积。既然磁位单元（在盘片表面上）的面积减小了，那么如果其厚度能维持不变（甚至增加），至少可以抑制磁位单元体积下降的幅度。但是，既然磁位单元的磁化方向与其在盘片表面上的长度相一致，在长度不断缩短（位密度提高）的情况下，如果磁层厚度不随之变薄，则磁极倾向于分布在长轴两端的特性将使得磁位单元的磁化方向很难继续位于盘片表面所在的平面里，纵向记录的前提也将不复存在。

不难看出，（上页中提到的）夹层结构是一种变相增加磁层厚度的办法——每一个磁层的厚度虽然比较小，但总的磁层厚度得以保持。可是，这也只不过延缓了纵向记录极限的到来，并不能从根本上解决问题。

扬汤止沸，不如釜底抽薪。换一种思路，索性就让磁层厚度方向成为长轴，使磁位单元的磁化方向与盘片表面相垂直，由原来两个磁极和整个磁体都位于盘片表面，转为只有一个磁极位于盘片表面，而磁体和另一个磁极都埋入磁层中的结构。这样一来，磁层厚度可以有较大幅度的提高，以抵消磁位单元面积的缩小，从而保证热稳定性，避免超顺磁性效应出现。以上，便是垂直记录（Perpendicular Recording）技术的基本构想。

与纵向记录（左）相比，垂直记录（右）的磁位单元的磁化方向和写入元件都改变了

如此看来，垂直记录技术的原理似乎并不复杂。没错，早在1898年12月，丹麦科学家Valdemar Poulsen便获得了通过垂直记录技术以磁带为介质记录声音的专利。1956～1960年，IBM研发RAMAC 350硬盘驱动器的接班人“Advance Disk File”（ADF）时，一直试图采用垂直记录技术，但由于ADF是世界上第一款采用空气轴承技术的硬盘驱动器，研发人员对磁头飞行技术缺乏足够的积累，而钢质盘片的磁状态也比较多变，所以1962年问世的IBM 1301最终还是沿用了纵向记录技术。

1976年，IBM硅谷Almaden研究中心的日籍员工岩崎俊一教授（Shunichi Iwasaki，后任日本东北工业大学校长兼首席总监）系统地阐释了垂直磁记录（Perpendicular Magnetic Recording，PMR）理论，被尊为“现代垂直记录技术之父”。

2006年是垂直记录技术走向普及的一年，其标志就是出货量在市场上占据统治地位的3.5英寸ATA/SATA硬盘也开始采用该技术（希捷Barracuda 7200.10）。在年底前，除前途未卜的0.85英寸硬盘以外，包括1英寸、1.8英寸、2.5英寸和3.5英寸SCSI/SAS/FC在内的各种细分门类，都已有实现批量供货的产品。东芝是垂直记录技术产品化的急先锋，而希捷则胜在覆盖面最广——几乎全线新品都以垂直记录技术为主要卖点，这在一定程度上可以代表2007年整个市场的趋势。