AFC Media硬盘技术

硬件周刊

Kuraki

计算机产品经历了这几年的发展，除了在CPU的频率以及新型内存的速度不断提升之外，计算机硬盘的容量也发生了质的改变，它的变化正以每年翻番的速度在增长。尤其是在过去三四年时间里，硬盘的容量提升更是比CPU的摩尔定律还要快，呈现跳跃式发展的势头。目前80GB甚至100GB以上的硬盘也已经进入主流市场了。
然而，硬盘的容量有可能继续以如此高的速度增长吗？答案是否定的，因为当磁盘上的磁体区变得太小时，它们将不能保持磁的正确方向，将会出现SPE(Superparamagnetic Effect)现象。

SPE现象

当硬盘中磁化区域愈来愈小，磁化区域就愈容易受到周围环境的影响，当这个区域减小到一定的程度，硬盘本身的温度甚至室温均可以改变这个磁化区域所记录的信息的状态，并且这种影响不具规律性。这样一来就会严重影响到存储信息的稳定性和安全性。这种现象就被称为SPE(Superparamagnetic Effect)超磁限制或者超磁效应。
从目前的技术水平来看，据预测大概在磁盘的区域密度达到150~200Gbit平方英寸时会出现超磁效应，因此未来的3到5年内采用传统磁技术制造的磁盘，容量将达到极限。

使用AFC介质突破硬盘容量限制

AFC Media技术在不改变硬盘磁头和不增加盘片的情况下可以大幅度提升硬盘容量。从而突破了硬盘单碟容量极限。AFC Media是Antiferromagnetically-coupled Media的缩写，意为抗铁磁性耦合介质。
应用AFC Media技术，需要用到一种特殊的金属材料。这种特殊的AFC介质有一个十分有趣的名字，叫作“仙子之尘(Pixie Dust)”。AFC Media技术在磁盘表面添加了一层很薄很薄的物质，从而使磁盘的单位面积的碟片上可以允许存储更多的数据资料。该物质是贵金属铂系元素中的钌元素(元素符号Ru)，钌与铂金属一样属于稀有金属。
（图1）为AFC介质的结构示意图，磁存储层由原来的一层改变成两层，在两层磁介质之间的物质就是钌金属层材料。

图1
图1

现有的传统硬盘碟片的存储密度大约是在每平方英寸20Gbit左右，从IBM最新公布的资料来看，如果应用了AFC 介质，至少可以达到目前普通硬盘介质容量的4倍，也即是具有至少每平方英寸80Gbit的区域密度。按这个理论值推算，传统介质出现SPE超磁现象的区域密度为每平方英寸200Gbit ，而使用AFC介质后出现SPE超磁现象的区域密度就可以提高到每平方英寸800Gbit。纵观现在的硬盘技术，每平方英寸200Gbit的限制很快就会出现，到了2003年硬盘的区域密度就可能达到每平方英寸100Gbit；而到2005年的时候则会达到每平方英寸200Gbit。

AFC介质的构成

目前，我们所使用的磁盘储存介质在结构上通常只拥有一个磁存储层面，其中所使用的就是普通的CoPtCrB复合磁体合金材料；而现在的AFC介质，它的结构就复杂得多，它依靠钌金属材质来分隔上下两个磁存储层。
在制造过程中，为了使磁场不会因钌金属材质太厚而受到影响，因此钌金属层要做得非常薄，它的厚度被控制在三个原子直径的长度范围内，以此来构成不具备磁性的金属分隔层，这样的结构设计可以使上下两层磁存储层的磁性以反方向成对出现，逐渐形成相反的磁向阵列，最终构成AFC介质，提高磁盘的区域密度。
从AFC介质以上的工作方式可以看到，AFC介质还具有一些明显的优点，它可以充分利用现有的产品装备，无须重新安装新的生产线，由于它的工作模式、读写方式都与传统的介质十分类似，因此硬盘生产商可以在不使用新的制造工艺的同时就可以生产AFC介质的硬盘。除此之外，由于磁头写入以及读取方式与普通硬盘几乎是相同的，因此生产厂商仍然可以使用原来的磁头来进行数据存取，无须改变磁盘驱动器的磁头。

AFC Media技术的应用前景

尽管业界很多人士都认为现今的AFC Media技术还不十分成熟，不过随着技术的不断革新和进步，硬盘容量会进一步大幅提升，加快硬盘的大容量革命。预计到了2003年运用AFC技术将可以使每平方英寸100GB硬盘的生产成为可能。我们相信会有更多的硬盘制造商陆续加盟，采用AFC Media技术生产硬盘。由于不需要增加碟片和磁头的数目就可以成倍增加硬盘的容量而不会显著增加生产成本，所以硬盘将会迎来更大的储存空间革命，广大的消费者将会得到更多的硬盘使用空间以及使用更便宜实惠的硬盘。