Question

1TB的硬盘和现在普遍使用的硬盘存储技术有什么不同

想请教下，1TB的硬盘和现在普遍使用的硬盘在存储技术上有什么不同？

Answer 1

是采用 垂直存储方式存储的
我们知道当磁盘上的磁体区变得太小时，它们将不能在室温下保持磁的正确方向，就会产生空比特。之前磁盘中数据位都是水平放置，而在垂直记录方式下，他们都是垂直站立起来的。

在水平记录方式下，每个数据位的南北磁极与临近数据位的南北级相互吸引和排斥。但是，在垂直记录方式下，南北级垂直向上或向下，就解决了磁极之间的冲突问题，减少了空数据位的数量。新旧两种方式的另外一个不同点就是数据位下面软件底层的叠加。这个新的平层提高了硬盘磁头读写的可靠性。

在垂直存储技术原理图中，被写电流包围的即为磁头，下方为介质中所包含的以高导磁率SUL形式存在的“磁头”，它们相互配合来完成数据的垂直存储。
垂直存储技术能够让数据位站立在磁盘上，而不是向现有的水平记录技术那样，平铺在磁盘上，它能提供新的硬盘数据密度和容量。新的数据排列方法，通过使磁头在相同的时间内扫描更多的数据位，从而提高硬盘性能。垂直存储技术由于能耗小，发热量也随之减少，从而改善了数据抵抗热退减的能力，提高了硬盘的可靠性。
垂直磁记录的数据位为垂直排列（数据位与磁盘垂直），这样可以获得更多的磁盘空间来存储更多的数据，从而可以实现更高的磁录密度。

垂直记录磁头上半部分在高导磁率SUL中存在磁场是的图像，SUL的垂直磁头将磁场传递给介质，介质包含部分以SUL形式存在的部分“磁头”，我们可以看到这是效率极高的读写过程。
这是垂直记录磁头上半部分在高导磁率SUL中存在磁场是的图像，SUL的垂直磁头将磁场传递给介质，介质包含部分以SUL形式存在的部分“磁头”，我们可以看到这是效率极高的读写过程。

返回极的面积将增加，所以磁场强度就得以降低，避免将数据擦除，不过也可以将数据记录到没有SUL的垂直介质，但是这会损失垂直记录那出色的可写性。

与纵向记录不同，垂直介质中的退磁磁场方向与磁化磁场方向相反，在高密度情况下更是如此。而且垂直介质还有点不同，就是退磁磁场支持邻位磁化，使的高密度存储更可靠。

由于退磁磁场行为存在上述差异，所以垂直记录和水平记录的热衰减线性密度趋势彼此相反。低密度垂直模式更容易出现热衰减和外漏磁场擦除现象，因此垂直记录技术真是天性适合应用的高密度的存储领域。

跃迁是水平介质外部磁场的来源，而对于垂直介质来说，除跃迁以外的所有地方都有磁通量，垂直波形看起来更像磁化模式，而不是磁化发生的变化，这直接可以放映在读写的质量上。

晶格介质记录
磁头的写入单位是由磁粒组成的磁单元，在同一磁道上极性相反的相邻磁单元之间的边界称为磁变换，通过比特单元是否包括磁变换来进行数据记录。既要准确探测到磁变换，又要避免超顺磁效应的影响，减小写入单位的尺寸是实现提高存储密度的方式之一，这就是晶格介质技术。

其基本原理就是，生成小尺寸、有序排列的“单畴磁岛”作为写入单位，通过这种技术的存储密度可以达到传统垂直记录的大约两倍。而且由于每个岛都是一个单磁畴，所以晶格介质的热稳定性也很好，几乎不会受到超顺磁效应的影响。

现在的光刻技术已经能够实现制造磁岛，这其中需要用到电子束刻蚀技术和纳米刻印复制技术，前者用于制造后者的模板，后者则将图样翻版到硬盘盘片的基板之上。在磁变换的过程当中，当被写入数据以后，磁岛必须保持单畴，这样数据才不会丢失，因此，除了制造工艺要取得突破以外，还需要磁头技术的配合。晶格介质记录这项技术目前还需要进行大量的实用化研究。

热辅助磁记录
我们知道过高矫顽力磁介质的使用，可以进一步减小磁粒尺寸。之所以过去的技术推广程度不高，是因为使用这种介质时，顾名思义磁头写入需要极强的磁场，不仅使得磁头制造困难，而且也会对相邻区域的数据稳定性有一定影响。

现在，一种全新的记录方式可以有效解决这个问题——热辅助磁记录。其原理就是采用激光作为辅助，在写入介质时，使用激光照射写入点，这样磁头就可以利用热能，从而在磁场强度小的情况下也能顺利进行写入操作。难点就在于需要采用极细的激光束，普通激光不能满足需求，实验室当中流行的办法是采用近场光。

这项技术理论上可以将存储密度提高到5Tbit/平方英寸，即传统垂直记录技术的存储密度极限的10倍，目前还处在基础研究阶段。

为了提高存储密度，多年来工程师一直在缩小数据位和微粒的尺寸，这协助PC厂商将硬盘存储容量由数MB提高到了100 GB。但是，多年来的缩微化已经使得磁粒的尺寸仅有8 纳米长。
进一步减少磁粒的尺寸会造成它们在室温下翻转，数据会因此受到损坏--亦即所谓的“超顺磁效应”（Superparamagnetic Effect）。减少每个数据位中的微粒数量，就会提高硬盘的噪音和降低可靠性。硬盘厂商已经利用垂直存储技术争取了一些时间，但这一技术并没有解决“无法再缩小”的难题。

热辅助写入阵营希望改变微粒。 Mark Kryder表示，与钴- 铂微粒不同的是，铁- 铂微粒在室温下不会翻转。为了写入或删除数据，被整合在硬盘中的激光将会加热一个具体数据位，当数据被存储或删除后，数据位将迅速冷却。他指出，增加激光会大幅度提高成本。
但是，材料的改变并非易事。例如，半导体制造由铝转向铜时给芯片厂商带来了很大麻烦。对于热辅助写入技术而言，工程师必须找到精确定位激光的完美方式。
当前的垂直纪录技术在HAMR技术应用之前，可以达到0.5-1Tb每平方英寸的储存密度。希捷研究预测使用HAMR技术，或者结合bit patterned media技术，可以获得50terabit每平方英寸的储存密度，但50Tb每平方英寸的储存密度已经是HAMR技术的极限，而且如此高的密度可能在2020年才能实现。
与热辅助阵营形成鲜明对比的是，晶格媒介技术阵营希望保留现有的微粒不变。这种技术将把每个数据位的微粒数量由100 个减少到1 个，然后使这些数据位彼此隔离，减少相互间的干扰和降低数据损坏的危险。

磁性颗粒排列方式从无序到有序，实现存储密度跨越式发展
众所周知，由铝经过阳极氧化而成的氧化铝存在大量纳米级的纳米孔。通过在这些纳米孔中填充磁性金属，就有望实现晶格介质。
不过，氧化铝中的纳米孔有一个特点，它会以自生方式形成蜂窝状的六方形致密结构，因此不适合沿圆周方向进行磁记录的硬盘。因而该研究小组于2005年6月开发了先在铝表面以直线状形成凹凸图案，再对氧化铝纳米孔进行一维排列的手法（发布资料）。但当时的一维排列间隔最小只有45nm。此次通过对阳极氧化条件进行优化，在凹部内形成双列纳米孔，从而缩小了间隔。即使是间隔接近电子束绘制极限的50nm间隔的凹凸线也能在宽25nm的凹部两侧形成纳米孔列，从而实现了25nm间隔。
除此之外，还在填充了磁性体的纳米孔磁性层（纳米孔为随机排列）下方，形成了用于将磁束向记录层集中的软磁性底膜，并成功地利用垂直磁记录头进行了记录和读取。今后准备制作以25nm间隔沿圆周方向排列纳米孔，并且含有软磁性底膜的记录介质，力争实现1Tbit/平米英寸级的记录与读取。

无论如何硬盘不断接受着闪村的考验，这也将是一场磁与电的竞争。不过相信近十年或更长时间，硬盘厂商将综合采用热辅助写入、规则媒介技术，生产存储密度达到每平方英寸50-100 TB的硬盘，这将确保硬盘仍然是最经济有效的存储方式。

Answer 2

我们提升硬盘容量目前有两种方法，一是提升磁轨密度，二是提升数据存取位元密度。不管是现在普遍采用的纵向记录技术还是垂直记录技术，都是依靠这两种方式去增大磁碟的容量。而其中对我们读写速度最有帮助的是提升数据存取位元的密度，因为这样可以让磁头在恒定速度下读取到更多的数据位。纵向记录现在已经接近了超顺磁性限制的临界点，如果再使用纵向记录技术往前突进，那么过小的位元间隔将会使磁场失去稳定，南北极自然的发生逆转，导致数据损坏。
而垂直记录则是把纵向记录的磁盘排列改变，由以盘片表面平衡改为与盘片表面垂直，这样则可以在以前只能放一个磁场（则一个数据位）的空间内，放置更多的垂直磁场，可以在相同的位元间隔下轻而易举的把数据存取位元密度提高，将超顺磁性限制的来临再往后延迟。

Answer 3

磁性密度变大了，扫描速度提高了！