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评论:从诺贝尔奖项解读硬盘业的光环

2007年11月23日
IT168/佚名
10月16日,由瑞典皇家科学院颁发的诺贝尔奖项正式揭晓,物理学奖项由2位不同国籍的科学家共享殊荣,分别是法国科学家阿尔贝•费尔和德国科学家彼得•格林贝格尔,因为他们分别独立的发现了“巨磁效应”这一磁物理领域的特殊现象。

诺贝尔奖项的颁奖典礼是科学界的一年一度的顶级盛宴,当普通大众已经习惯于去仰视那些诺贝尔奖得主的杰出发现发明时,我们却意外地看到,今年的诺贝尔物理奖得主的获奖成果,离我们是如此之近。在我们背包中的笔记本电脑里,我们口袋中的音乐播放器上,都能找到这项技术的身影,分享这一伟大成果给我们日常生活带来的乐趣和便利。

诺贝尔奖项的光环

瑞典皇家科学院在评价这项成就时表示,今年的诺贝尔物理学奖主要奖励“用于读取硬盘数据的技术,得益于这项技术,硬盘在近年来迅速变得越来越小”。科学院委员博耶•约翰森则表示,“没有巨磁电阻效应的发现,你就不可能拥有一个IPOD。同时,”这项技术同时被认为是“前途广阔的纳米技术领域的首批实际应用之一”。

所谓巨磁效应,简单来说指在一个巨磁电阻系统中,非常弱小的磁性变化就能导致巨大的电阻变化的特殊效应。现在主流的硬盘制造技术都是基于磁技术基础的,随着数据量增长,硬盘正朝着小体积大容量的趋势发展。但是当硬盘单位体积内的容量磁记录密度到达一定的程度之后,硬盘设计和制造的厂商就面临如何将弱小的磁信号变化放大为清晰的电信号的棘手问题。

因为硬盘向小体积高密度方向发展的同时,势必要求磁盘上每一个被划分出来的独立区域越来越小,这就导致了每个独立区域所能记录的磁信号也越来越弱。但是借助“巨磁电阻”效应,人们能够制造出更加灵敏的数据读出头,将越来越弱的磁信号读出来后因为电阻的巨大变化而转换成为明显的电流变化,使得大容量的小硬盘成为可能。

早在1988年,这两位科学家就分别在各自的研究中自独立发现,在铁、铬相间的多层膜电阻中,微弱的磁场变化可以导致电阻大小的急剧变化,其变化的幅度比通常高十几倍。由于实验条件略有差异,法巴黎大学的费尔特教授观测到了更为强烈的“巨磁效应”现象,德国尤利希研究中心的皮特•格伦博格虽然观测到的幅度较小,却较早意识到这项发现的工业价值,并立即申请了专利。

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硬盘业的巨大影响力

今天,我们都淹没在数字膨胀的信息时代中,我们的生活也都与数字和信息息息相关,保存信息的主流介质则仍然是基于磁介质的硬盘。本次折取诺贝尔奖项桂冠的两位科学家,发现一个自然界的特殊现象,对硬盘产业产生了深远的影响力,并随之改变和影响了人类的信息体验。

这项发现于19年前的特殊物理规律在10年前就被引入硬盘制造业,第一个基于“巨磁电阻”效应的数据读出头于1994年问世,很快就引起了硬盘“大容量、小型化”的革命。从1995年至2007年12年时间里,主流硬盘容量增大了400倍;每GB硬盘的单位价格却降低了1000倍。

这场源自硬盘领域的革命更带动了整个计算机行业的发展,个人电脑也在这个阶段内以突飞猛进的速度普及到千家万户,MP3,IPOD等产业也基于高密度硬盘存储技术开始发展。如今,包括在笔记本电脑、微型音乐播放器等各类数码电子产品中所装备的大容量硬盘,基本都应用了“巨磁电阻”效应,这技术已经成为业界新的标准。

全球领先硬盘制造商希捷公司发言人表示:诺贝尔奖项的颁发表明人们对于数码存储为日常生活带来的巨大影响有了更透彻的理解及肯定。存储不仅仅意味着用于计算机应用的硬盘。存储已经涉足到消费领域,以及更广领域内产品设备的创新。巨磁阻的发明意味着,有两位科学家在连大多数物理学家都认为无法涉足的领域中做出了卓越的贡献。

巨磁效应自发明以来始终对硬盘磁头读写数据,增加存储密度方面的设计有着重大影响。存储硬盘业是涉足“纳米技术”的先驱,而巨磁阻正是纳米技术应用于高容量高科技产品的最佳范例。诺贝尔奖的颁发正标志着先进的物理概念能够在短时间内对当今的产品产生巨大的影响。

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未来存储技术

“巨磁效应”在硬盘领域的地位自然无可撼动,从发现至今也已经经历了近20年的时间,当我们在感叹近20年前的一项技术重大影响的同时,也在期待未来这个领域不断创新的技术成就能进一步改变我们的生活与体验,那么有哪些核心技术可能成为未来的焦点呢。

全球领先的硬盘制造厂商希捷认为:在存储密度突破1Tb每平方英寸以前,垂直磁记录技术都将是硬盘技术领域的核心。当我们对硬盘容量和密度有进一步需求时,将需要部署以热辅助磁记录(Heat Assisted Magnetic Recording, HAMR )为代表的技术,以达到进一步增加密度的要求。

垂直磁记录技术能通过改变硬盘盘片数据的存置方式而大幅度增加了磁头读/写数据的能力(垂直放置,以便在不影响其他数据的情况下,在更小的空间内读/写更多的数据)。巨磁阻则是磁领域相关的,即在存储密度增加的情况下,注重磁头如何更有效的进行读/写。也就是说,垂直技术关注的是在高密度下写入数据,而巨磁阻技术关注的则是更精确地读取数据。这两种技术是相互补足的。

此外,希捷认为下一代磁盘读取技术核心则有可能是隧道式磁阻磁头,能增加硬盘的面密度及可靠性,并降低硬盘制造成本。

我们可以预见的是,在未来10到20年内,硬盘容量还会继续翻倍增长。如今,MP3音乐播放器中的硬盘已经小到只有0.85英寸,服务器中的硬盘也只有3.5英寸。现在1英寸的硬盘就能够储存10G的容量,这个数字在未来20年内会翻到1000GB。有一点可以肯定的,没有近二十年前“巨磁效应”的发现,我们今天的生活会缺少很多色彩。

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