2004年5月21日，希捷研究中心磁记录介质研究总监韦勒博士(Dr. Dieter Weller)来到了北京清华大学进行学术交流，演讲题目为“海量存储的未来：挑战1TBit/sqin的记录密度”。存储在线有幸对Dieter Weller博士的访问进行了跟踪报道，并与韦勒博士共同探讨了大家所感兴趣的存储介质、存储容量极限等方面的话题。
一、希捷研究总监来华传道“TB级存储密度技术”
在5月21日和24日分别于清华大学和湖南大学举行的学术报告会上，韦勒博士详细介绍了存储密度超过50Gbit/平方英寸产品的数据，和在世界研究前沿的超越100Gbit/平方英寸的垂直磁记录存储系统。该讲座还介绍了垂直磁记录和激光磁记录的物理过程，磁头，磁介质材料的选择和局限，薄膜微结构的要求，以及现有的科技怎样迎接未来发展的挑战。
韦勒博士在清华大学材料学院作学术报告会
现今硬盘记录介质的磁性晶粒平均尺寸在8到10纳米之间，晶粒尺寸分布标准偏差接近于20%。要实现远高于100Gbit/平方英寸的存储密度，需要记录介质有更小的颗粒（尺寸在5~8纳米之间），更好的磁热稳定性即更高的磁晶各向异性，和更紧密的晶粒尺寸分布（小于10%）。在提高磁晶各向异性的同时，还要求磁头有相应提高的写入磁场来实现磁记录。实验和理论都证明，在记录磁层下面加入软磁镜像层不仅可以增强垂直记录的写入磁场，而且能限制该磁场于更小的区域，从而达到高记录密度。希捷公司在2003年底完成170Gbit/平方英寸磁记录演示。这是现今世界上最高的磁记录密度演示，证明垂直记录技术是十分可行，并有可观的应用价值。
尽管如此，要实现Tbit/平方英寸存储密度，还需要在磁头和磁记录介质上有重大的改进。一个最基本的限制来自于磁记录介质的溅射镀膜工艺，要用这个工艺实现上述磁性颗粒尺寸和分布的难度很大。一项被称之为“自组装磁性颗粒阵列”（SOMA -- self-organized magnetic array）的热门技术被看好为未来磁介质合成的手段。该技术有望让3-4纳米尺寸的铁铂合金颗粒在磁记录介质表面形成规则的密排分布。该铁铂合金具有化学有序结构，其磁晶各向异性是常规使用的钴铂合金的10-20倍以上。更重要的是成熟的化学制备手段使获得小于5%尺寸分布的纳米颗粒成为现实。由于铁铂合金如此之高的磁晶各向异性，其室温下的矫顽力也很大。现有的写入磁头所提供的磁场不能有效的翻转这些磁性颗粒的磁化方向，而自然界已知的软磁材料都不能提供这种超高磁场。一种可能的解决方案是利用热辅助磁记录(HAMR=Heat Assisted Magnetic Recording)或称激光磁记录来实现数据擦写。在字节写入时用激光加热磁头正在写入的区域，并在写入后迅速冷却，从而实现数据写入和保存。如果把HAMR技术与SOMA 技术结合起来，就有望使每个磁纳米晶粒成为记录单元。其最终实现的存储密度接近于50Tbit/平方英寸！这相当于如今硬盘产品的1000倍或在一元硬币的表面上获得2000GB的存储容量。
二、DoSTOR存储专访 畅谈挑战存储极限技术
DoSTOR：能不能简洁明了地说明一下HAMR技术跟当前的磁盘盘片技术最大的不同在那里？
Dr. Weller：HAMR= Heat Assisted Magnetic Recording=热辅助磁记录。通常的存储方式用磁场来改变记录介质的磁化方向从而实现数据记录。而HAMR在利用磁场的同时还要对记录单元加热。记录介质在升温后矫顽力下降，以便来自磁头的磁场改变记录介质的磁化方向从而实现数据记录。与此同时记录单元也迅速冷却下来使写入后的磁化方向得到保存。
与通常的磁记录相比HAMR的优越性在于，它可以利用更小的磁性颗粒，更强的磁晶各向异性。因而这些小的磁性颗粒的热稳定性会更好。其结果是降低了介质的噪声，因而这些小的磁性颗粒有更好磁热稳定性和更低的介质噪音，从而达到更高的存储密度。
DoSTOR：我从您的报告中提到，HAMR通过激光的方式进行数据记录，而且在进行磁记录前需要加热，那是否意味着以后HAMR硬盘的散热将是主要问题？不知道Seagate在这方面有何对策？
Dr. Weller：散热是HAMR技术中一个很棘手的问题。为了实现很高的擦写速度，我们必须在记录过程中对介质单元迅速加热并迅速降温。这需要对存储介质的每一层薄膜进行合理的设计。与此同时磁头也需要保持足够的冷却，否则其读取传感器(读出头)和提供磁场的软磁体(写入头) 都会受到损坏。
至于整个硬盘内部因于激光加热升温所增加的热量则可以忽略不计。
DoSTOR：从报告中，我还了解到HAMR所采用的磁头跟现在的磁头有非常大的不同。不知道具体有那些方面的不同点？我们知道当前普遍采用GMR磁头技术。那么，跟HAMR技术相对应的将是什么磁头技术？
Dr. Weller：HAMR磁头需要一个激光传送系统。该系统包括一套聚焦光路和一个近场光学加热单元。它们用来把光束传递到介质表面并局限在小于100nm的加热点内。为了使写入头的磁场落在加热点内，一个办法就是将加热单元尽量贴近写入头。 写入头本身会与磁记录磁头所用的一样或稍做些修改。而读出头则会直接依赖磁记录磁头所使用的读取传感器，与之毫无二致。
DoSTOR：一直以来，硬盘的内部数据传输率（即从磁盘到磁头间的传输率）都被认为是改进硬盘性能的瓶颈，随着HAMR技术的应用，是否有望改变这种被动的局面？
Dr. Weller：磁盘与磁头间数据传输快慢最终要看： 1)写入头的软磁芯在线圈磁场的激励下能多快地产生磁场；2) 介质磁性颗粒的磁化方向能多快地被写入头磁场翻转；3) 写入头磁场能多快地响应线圈信号而不损失其磁场强度。现有技术可以使这一切都发生在10-9秒左右，即数据记录的频率在1GHz (109 赫兹)左右。如果存储密度达到Tbit/平方英寸，就要求3GHz的记录频率。一些实验室里的研究结果显示大于5GHz是可以实现的。HAMR本身不会影响数据记录的速度。
DoSTOR：希捷将在那个系列的产品上最先应用HAMR技术？是ATA的酷鱼系列，还是SCSI的捷豹，或者是Savvio系列硬盘？因为ATA硬盘的单碟容量一直以来都走在SCSI的前面，按这种方式推断，我们是否可以认为普通电脑用户将最先使用到HAMR技术？
Dr. Weller：HAMR技术被用来研制记录密度大于500Gbit/平方英寸的硬盘。根据INSIC (International Storage Industry Consortium 国际记录工业协会http://www.insic.org/ )的产品规划这些硬盘将在2009年之后才会上市。相对于各种产品系列，笔记本电脑的硬盘一直拥有最高的记录密度；HAMR技术很可能在所有系列的硬盘中使用。
DoSTOR：随着最新的磁盘技术、磁头技术的应用，硬盘的数据传输率势必会迅速提高。那在与之相对应的硬盘数据保护、硬盘稳定性与可靠性方面，希捷科技又有什么最新进展呢？
Dr. Weller：数据安全、硬盘稳定性和可靠性对于希捷所有的产品都至关重要。HAMR技术开辟了新的领域使高磁晶各向异性的材料得以运用。使用这些材料作为记录介质可以改善介质的磁热稳定性，并因此可以将磁性颗粒做的更小，从而减少噪音。这些优点使得HAMR硬盘具有高可靠性和高存储容量。
DoSTOR：作为一种新兴的硬盘技术，HAMR是否会带来硬盘制造成本上的压力？未来的硬盘会继续这样便宜下去呢，还是单价攀升，但容量价格比会提高？
Dr. Weller：HAMR并不会对未来硬盘产品的性价比产生负面影响。整个行业剧烈的价格战可能会继续上演，随之而来的是硬盘每GB价格的持续下降。
DoSTOR：最后想问Weller博士一个问题，希捷科技认为硬盘未来发展方向是什么？能否预测一下，未来的三、五年或十年后，硬盘将是什么样子？
Dr. Weller：我预期2年之内垂直磁记录将被广泛推介。我们最早将在2009年看到HAMR技术进入产品。理论上，HAMR技术可以被延续至大于10 Tbit/平方英寸的存储密度。因此在可以预见在未来的5-10年之后，HAMR技术将会广泛存在。
三、磁介质研究专家 -- 韦勒博士简介
希捷科技研究中心磁介质研究总监Weller博士
美国权威的IEEE(电气和电子工程师学会)磁学和磁性材料分会每年评选三位杰出学者，资助他们就最前沿的课题在美国和日本进行演讲交流。希捷公司的材料科学家韦勒博士是2004年入选的杰出学者之一(http://www.ieeemagnetics.org/Newsletter/Jan04/Dist_lectures_2004.html)。韦勒博士于1982年获得德国Marburg大学物理学学士学位，1985年获得德国科隆大学物理学博士。1985年-1990年在德国Erlangen的西门子AG中央实验室工作，负责磁光记录材料与磁光记录介质的制备与测试。1990到2000，在美国加州圣荷塞市IBM研究所，负责薄膜与多层膜的电子特性、磁性和磁光特性的研究. 于2000年4月加盟位于宾州匹兹堡市的希捷研究中心，担任磁记录介质研究部主管。他近期关注的研究领域之一是探索超高密度磁记录的可行性设计以及纳米磁性材料的合成。
韦勒博士是美国物理学会(APS)的永久会员， 也是IEEE 和美国真空学会(AVS)的会员。他拥有14个美国专利和15个待决专利申请。他发表了200多篇的科技杂志论文和科技图书文章。他是《高密度磁记录物理学》的编辑和作者之一。他曾为《应用物理学》和IEEE《磁学和磁性材料通讯》担任客座编辑，也是第八届磁学磁性材料会议/国际磁学会议的论坛主席。韦勒博士是即将在今年科罗拉多巨石城(Boulder)举行的磁记录年会-TMRC和在2005年日本名古屋举行的“国际磁学”年会的论坛主席。
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