硬盘内部如此精彩——硬盘构造再揭秘

硬盘内部如此精彩——硬盘构造再揭秘

组装也是高科技

谈起参观WD泰国硬盘工厂，我们必须要明确的一点是，如果不加特别解释的话，我们通常所说的“硬盘工厂”，指的都是硬盘整机（即“硬盘驱动器”）组装厂。CPU的制造过程中也有封装的步骤，可以把这一步拿出来单独成立封装测试厂，但我们很难把CPU明确地再分解成若干部件，每种部件都有特定的供应商——要真这样的话Intel的CPU工厂只靠做些组装的活儿就能获取高额利润，那钱赚得岂不是太容易？

如果要类比的话，硬盘工厂（即整机组装厂，下同）应该与光驱生产厂更为接近，前者要用到的磁头、盘片及马达与后者要用到的光头、马达等往往都来自于供应商，大家做的都是一个组装的工作。更通俗一些的话，还可以想想PC的生产：CPU来自于Intel或AMD，主板来自于华硕、微星等有名或无名的大厂小厂，内存（条）来自于三星、英飞凌……这是大家最熟悉的组装过程了。当然，这些比喻那些硬盘供应商们听了会生气的，别的不说，就凭现代硬盘的（温彻斯特）工作原理要求内外部空气要相对隔绝这一点，就需要硬盘工厂斥巨资建立并维护Class 100（100级）甚至Class 10（10级）的净室，关键的生产步骤都在里面进行，技术要求和难度都远非PC和光驱的生产所能相比——不然，硬盘厂商也不至

于像现在这样“屈指可数”啊。

在净室中操作的工人们。环境要求：温度20℃±3℃，相对湿度40%～65%，直径大于0.5微米的微粒不超过100个，大于0.3微米的不超过300个。不同的工厂上述条件会有

出入，但都是很严格的。

当然，硬盘整机的制造是“来料加工”的组装过程，并不意味着硬盘厂商不具备部件的研发和生产能力。日立（Hitachi GST，以前的IBM硬盘部门）和希捷（Seagate）都采用所谓的垂直整合模式，即能够包办从磁头、盘片的研发生产直至硬盘整机制造的全过程。就像希捷公司台湾技术行销经理朱秋男先生所说，希捷拥有从部件到硬盘驱动器的全线技术，生产硬盘所用到的主要零部件中只有马达来自于日本厂家（在中国和泰国生产）。当然，这样做的代价也是巨大的，譬如希捷公司从2003年7月至2004年6月的硬盘技术研发投入达到了6.66亿美元，而在此期间其总收入为62.3亿美元，净收入5.29亿美元（若排除2004年4～6月的重组费用，为5.66亿美元）。

相比之下，WD（西部数据）公司采用的（在部件技术上的）跟随策略成本就要低很多，所冒的风险也小。同期WD的总收入为30.47亿美元，净收入1.513亿美元（若排除2003年第三季度收购Read-Rite的费用，为1.993亿美元），而在此期间的研发投入为1.84亿美元。即使考虑到不同的公司在不同时期经营业绩和研发投入会有一定的波动，这种对比

也是颇具参考价值的。

站在不同的角度去解读上述数据会得出不同的结论。笔者认同高投入才能有高产出的观点，希捷公司较高水平的利润率就与其高研发投入有很大的关系。不过，这样无疑会抬高硬盘行业的门槛，特别是对WD、三星等以生产较低利润的台式机硬盘为主的厂商更是如此——如果所有的硬盘厂商都必须采用垂直整合的业务模式，那么硬盘行业的格局就不会是今天这个样子。在这方面我们可以想想PC行业，虽然更有技术含量的IBM最终退出了这个自己一手开创的市场，但如果没有高度的分工合作带来的市场繁荣，今天用得起计算机的人能有这

么多吗？

越扯越远了，就此打住，言归正传。

部件举例之磁头上岗记（上）

强求每家硬盘厂商都走垂直整合之路不现实，但尽可能地掌握一些关键部件的技术却很有必要。特别是在盘片存储密度越来越高、磁头尺寸越来越小，以至一度因遭遇技术瓶颈而被迫放缓单碟容量提升速度的今天，缺乏盘片和磁头技术储备的硬盘厂商将会在新产品的推出上处于不利地位。迈拓（Maxtor）在2001年9月将MMC Technology变成了自己的全资子公司，现在后者已经是它最大的盘片提供者；WD则在2003年7月收购了磁头供应商Read-Rite，现在其位于加州Fremont的晶圆制造厂即得自该交易。垂直整合不是万能的，

但离核心技术太远是很容易无能的。

笔者没有去过Fremont，但有幸参观过日立GST设在深圳的磁头生产工厂。与硬盘工厂一样，磁头厂也不允许随便拍照，好在WD在其为此次访问专门准备的会议室里摆放了磁头生产过程中各个阶段的产品，我们可以一一展示给大家。

从6英寸晶圆到最终成为硬盘驱动器的一分子——仅仅磁头一个部件的“芯路历程”就如此的复杂。从中我们也可以对Slider、HGA和HSA有个比较直观的认识

包含读写电路在内的磁头位于一个叫做Slider（滑橇）的小滑块上，后者具备空气动力学特性，能够在盘片转动带来的空气垫上滑行并稳定在一个高度范围内，保证数据读写的准确。有时人们会将Slider等同于磁头来表述，随着存储密度的不断提高，磁头的飞高越来越低，Slider的体积也越来越小，像什么皮米滑橇（pico slider）、飞米滑橇（femto slider）

相信大家都有所了解。

晶圆和切割成的Slider Bar

Slider在晶圆上蚀刻出来，晶圆直径越大，Slider尺寸越小，单个晶圆上的Slider产量也就越高（当然良率要有保证）。目前WD采用的是6英寸晶圆，不过Slider好像还没到femto 的级别。晶圆被切割加工成长条（Slider Bar），进而是单个的Slider。

单个的Slider

部件举例之磁头上岗记（下）

然后Slider便被固定在磁头臂前端的悬架上，后面引出相应的电路，即所谓的HGA（Head Gimbal Assembly，磁头悬架组件）。由于同一张盘片两面的HGA方向相对，所以便有A、B两种类型的HGA。

两种类型的HGA，可以看出它们是反向的

B型HGA的特写

接着，几个HGA（一张盘片需要1或2个）堆叠在一起，再加上前置放大器（preamplifier），

就形成HSA（Head Stack Assembly，磁头臂组件）。