硬盘技术发展及前景分析

硬盘技术发展前景分析

作为存储设备中的重要一员，硬盘起着极其重要的作用。我们大多数的数据都是通过硬盘来存储，这种大规模采用硬盘来记录数据的现象甚至被人们戏称为“基于磁介质的文明”。但是，自从IBM于1956年9月向世界展示了第一台磁盘存储系统IBM 350之后，整整半个世纪以来，硬盘的温彻斯特（Winchester）结构一直没有改变。现在，当我们对容量、速度以及稳定性提出更高要求之时，硬盘技术终于迎来千载难逢的发展良机。

一、了解温彻斯特硬盘：经典结构依然延续

尽管在外部结构方面，各种硬盘之间有着一定的区别，但是其内部结构还是完全相同的，毕竟硬盘的本质工作方式不会改变。虽说我们一直认为温彻斯特结构阻碍了硬盘技术发展，但是硬盘要提高综合表现并非彻底推翻温彻斯特结构，而是在这一基础上进行改进。在了解硬盘技术发展趋势之前，我们不妨先来看看温彻斯特结构的硬盘到底是如何的。

经典的温彻斯特结构硬盘

打开硬盘外壳之后，我们也就能够看到神秘的内部世界，其核心部分包括盘体、主轴电机、读写磁头、电机马达等主要部件。不过需要提醒大家的是，千万不要随意打开硬盘的外壳，这将100％地使整个硬盘报废，因为硬盘的内部盘面不能沾染上一滴汇成，否则立即报废。一般硬盘内部结构维修甚至需要在要求极为严格的超净间中进行。

1．盘体

盘体从物理的角度分为磁面（Side）、磁道（Track）、柱面（Cylinder）与扇区（Sector）等4个结构。磁面也就是组成盘体各盘片的上下两个盘面，第一个盘片的第一面为0磁面，下一个为1磁面；第二个盘片的第一面为2磁面，

以此类推……。磁道也就是在格式化磁盘时盘片上被划分出来的许多同心圆。最外层的磁道为0道，并向着磁面中心增长。事实上，硬盘的盘体结构与大家熟悉的软盘非常类似。只不过其盘片是由多个重叠在一起并由垫圈隔开的盘片组成，而且盘片采用金属圆片（IBM曾经采用玻璃作为材料），表面极为平整光滑，并涂有磁性物质。

盘体

2．读写磁头组件

读写磁头组件由读写磁头、传动手臂、传动轴三部分组成。在具体工作时，磁头通过传动手臂和传动轴以固定半径扫描盘片，以此来读写数据。磁头是集成工艺制成的多个磁头的组合，采用非接触式结构。硬盘加电后，读写磁头在高速旋转的磁盘表面飞行，飞高间隙只有0.1～0.3μm，可以获得极高的数据传输率。新型MR（Magnetoresistive heads）磁阻磁头采用读写分离的磁头结构，写操作时使用传统的磁感应磁头，读操作则采用MR磁头。

读写磁头组件

3．磁头驱动机构

对于硬盘而言，磁头驱动机构就好比是一个指挥官，它控制磁头的读写，直接为传动手臂与传动轴传送指令。磁头驱动机构主要由音圈电机、磁头驱动小车和防震动机构组成。磁头驱动机构对磁头进行正确的驱动，在很短的时间内精确定位到系统指令指定的磁道上，保证数据读写的可靠性。一般而言，磁头机构的电机有步进电机、力矩电机和音圈电机三种，现在硬盘多采用音圈电机驱动。音圈是中间插有与磁头相连的磁棒的的线圈，当电流通过线圈时，磁棒就会发生位移，进而驱动装载磁头的小车，并根据控制器在盘面上磁头位置的信息编码来得到磁头移动的距离，达到准确定位的目的。

磁头驱动机构

4．主轴组件

硬盘的主轴组件主要是轴承和马达，我们可以笼统地认为轴承决定一款硬盘的噪音表现，而马达决定性能。当然，这样说并不完全，但是基本上表达了这两项内容在硬盘中的重要地位。从滚珠轴承到油浸轴承再到液态轴承，硬盘轴承处于不断的改良当中，目前液态轴承已经成为绝对的主流市场。由于采用液体作为轴承，所以金属之间不直接摩擦，这样一来除了延长了主轴点解的寿命、减少发热之外，最重要一点是实现了硬盘噪声控制的突破。不过需要指出的是，采用液态轴承对于性能并没有任何好处，甚至反而会延长寻道时间。对于PC设备而言，似乎噪音与性能是一对永远难以平衡的矛盾。

二、温彻斯特遭受最大冲击：SSD固态硬盘

三星电子日前宣布，该公司以NAND型闪存架构发展出最新储存装置，即固态硬盘（solid-state disk，SSD），该产品锁定小型笔记本电脑（UMPC）、平板电脑（Tablet PC）等市场。通过运用8GB NAND型Flash芯片，三星已经可打造容量高达32GB的SSD固态硬盘，适合应用在笔记本电脑等便携型装置上。

1．固态硬盘层出不穷

与现行硬盘相比，三星的SSD产品功耗速率减少5％，且支持新一代笔记本电脑，延长电池寿命逾10％。此外，在重量方面，SSD固态硬盘仅有目前硬盘产

品的一半。三星表示，SSD固态硬盘是相当可靠性的储存装置，可以适应极端温度或湿度下，适合工业用或军事用途。

三星SSD固态硬盘

固态硬盘有许多优势，但价格是它在市场普遍被采用的的最大障碍，需求储存容量为 32GB 固态硬盘的成本大约为960美元，这一吓人的价格高于其他任何储存设备。但一些军事和工业客户在专门的应用中将从固态硬盘的优势中受益，因为只要他们乐意支付这一高昂费用。不过，预期闪存芯片的价格将逐步下降，这对固态硬盘是一个利好消息。去年五月份，当三星电子公司首次发布固态硬盘原型时，每GB闪存芯片的成本为55美元。目前每 GB闪存芯片的成本大约为25美元，随着时间的推移，固态硬盘的价格将被大众市场所接受，该产品大规模投放市场只是时间问题。

现阶段在SSD技术上一直是三星科技独领风骚，前不久三星曾发布了采用60nm技术制作出最高速及最高容量的“OneNAND”记忆体晶片，让SSD在存储速度上又有了新的突破。不过对于这个行业而言，如果只有一家公司独享尖端技术，那么势必会造成技术上的垄断，对新技术的普及造成不利的影响。其实在存储领域不单单只有三星对这种新型的存储技术感兴趣，最近TDK也推出了旗下的SSD 硬盘，正式与三星展开了技术上、价格上的战争。TDK推出了容量为32GB SSD 硬盘的工程样本，采用了标准的IDE传输端口，体积为普通2.5英寸笔记本硬盘的80%。与三星的同类产品一样，这款SSD也拥有高速读写、防震、加速开机、延长电池使用时间以及更轻薄的优点。

Sandisk发布的1.8英寸固态硬盘