女性时尚:哪位能解释一下硬盘技术里的 超顺磁 这个概念

在硬盘的众多零件当中，盘片和磁头是最为关键的两个部件，分别发挥着数据存储和数据读写的作用。这里主要来谈谈与新一代存储技术关系紧密的盘片。硬盘盘片的单面由多个层复合而成，最上面是润滑剂涂层，保证磁头的平稳运行；紧接着的是保护层，保护数据层不受损坏；再下来是磁记录层和铬底层，然后才是盘片的基体材料，也就是我们常说的“玻璃盘片”或者“铝盘片”。

磁记录介质是由很多微小的磁粒构成的，每个比特信息的存储大约需要100个这样的磁粒。为了提高磁录密度，磁粒本身必须很小，磁粒体积缩小，数据比特才会变小，硬盘才能够存储更多数据。不过，在减小磁粒尺寸的过程当中出现了一个问题，研究发现，磁粒尺寸越小，能使它进行极性翻转所需要的能量也就越小，磁粒在足够小时甚至会在室温下就能吸收热能而自动反转磁路，形成破坏数据的“逆转比特”，最终导致整个硬盘数据的丢失。这就是超顺磁效应(热稳定性)带来的挑战——磁粒不可能无限制地缩小，因此也就大大限制了磁盘存储密度的进一步提高。

再从记录技术的角度来看，传统的记录方式是纵向记录模式，在这种模式下，磁场的磁化方向与盘片的表面方向是平行的，由磁粒组成的磁单元也是以水平方式在盘片的表面首尾相接，沿着盘片的旋转方向进行排列。让我们看看磁头写入信息的情况：磁单元在磁力作用下会在平面内进行180度的翻转，这样的相邻磁单元的连接方式就是N-N和S-S两种，根据我们的磁场知识很容易理解，这种同极邻接产生的斥力将导致状态十分不稳定，显然，这对于超顺磁效应带来的影响会更加敏感。

有没有办法能强行对抗顺磁效应呢？尝试使用高矫顽力的材料是一个办法，可是从材料名称上就可以自然地想到，这势必会导致磁头在写入信息时更加困难。在此看来，硬盘容量的进一步增大似乎在超顺磁效应面前显得困难重重。

这一问题的解决在2001年有了转机，AFC（反铁磁性耦合）介质在那一年步入了实用化阶段。这种介质感觉上很象“汉堡包”，是在两层特别的磁记录介质层（钴-铂-铬-硼合金）当中夹进一层金属钌。通过钌层把上下两个磁介质层进行分隔，这样就出现了方向不同的磁场，而且上下磁记录层的极性是相反的，这样的邻接方式产生的引力使状态稳定起来。

然而，这种方式虽然在一定程度上解决了顺磁效应的问题，但在硬盘的容量超过100GB的时候仍然遭遇了瓶颈。

垂直记录破解困局

垂直记录是相对于传统技术的纵向记录而言的，这项技术早在19世纪就已经被提出了，并在1976年形成了系统理论。上个世纪末，垂直记录模式在实验室当中逐渐走向了成熟，但真正“落地”，并在市场中形成实用产品则是今年的事。理论证明，垂直记录模式能够大幅度提高存储密度，可以达到500Gbit/平方英寸，如果与磁头发展等其他技术进行有效结合，硬盘存储容量有望在未来的10年内有10倍的增长。

让我们来看看垂直记录技术是如何在避免超顺磁效应的前提下，还能减小比特体积的。从概念上来理解垂直记录一点都不难，就是让磁粒从“躺”着到“站”起来，即排列方式由沿着磁盘面的端对端水平排列改为垂直摆放。

与纵向记录方式进行一下比较：采用纵向记录技术时，假想1和0相间的最高密度比特样式，相邻磁粒会以头对头、尾对尾的形式排列，在这种情况下，每个磁块互相排斥，遇到高温波动时，磁粒就会变得很不稳定；但在垂直记录技术中，磁粒一上一下垂直摆放，这时磁粒的极性方向就垂直于磁盘表面，采用了这种巧妙的方式，磁单元在磁盘表面上占的面积就减小了，在单位面积上的磁粒也就更多，等同于可以进一步提高存储容量；更重要的是，当磁单元被写入信息后，它将做180度的反转，这样就与相邻的磁单元变成了S-N的邻接方式，这种相邻的垂直比特（数据）就起到了互相稳定的作用，磁粒排列更加紧密，因此数据丢失的可能性就大大减小了。

为了满足垂直记录的要求，在整个垂直记录方式的硬盘盘面上，磁盘的记录层需要比纵向记录层的厚度要厚，这样每个微粒需要更大能量才能改变它的不同方向，小型磁粒也就更能抵御超顺磁现象的不利影响；而在硬记录层下面，还要加上一层软磁底层，这样做的目的就是让磁头可以提供更强的磁场，从而能够以更高的稳定性将数据写入介质当中。

目前，各大硬盘厂商纷纷看好这一技术并进行大力投入，日立存储宣布，他们采用这项技术已经实现了存储密度达到230Gbit/平方英寸，希捷、东芝、富士通、TDK等厂商也实现了100Gbit/平方英寸以上的存储密度。

这项技术虽然已经实用化，但一些技术难题仍然在探索当中。例如，试图发明新的读写磁头、试验一些具有更高磁化特性和表面经过改良的新材料、根据日益微小的磁化比特和信号维持噪音比率等等。

当磁记录单元变得越来越小的时候，磁记录单元就越来越难保持自身的磁方向，当受到周围环境的热扰动时，磁单元就有很大几率会改变磁方向或者消失磁性。