回顾五十年发展史:GMR磁头与出乎意料的价格下跌

    (接上一篇《析硬盘发展五十年历史 顺应个人电脑商品化潮流》）随着MR（磁阻）磁头的亮相和个人电脑市场的急剧扩大，硬盘产品一举确立了作为记录介质的市场地位。但是，硬盘的发展却远未结束。第二次浪潮则源自GMR（巨磁阻）磁头。 
  
    自该磁头于1998年亮相以后，硬盘就遭到了前所未有的降价冲击。笔者此次就向大家分析一下硬盘价格为何会因GMR磁头的导入而急剧下跌，及至后来被应用于AV设备。 
  
    GMR给削减成本的手段带来了变化 
  
    在个人电脑市场逐步扩大的同时，硬盘价格则一路走低。其中，1998年前后曾在业界引起轰动的、售价不足1000美元的低价电脑尤其对硬盘提出了进一步降价和增大容量的要求。 
  
    恰逢此时亮相的GMR磁头作为可满足电脑厂商强烈降价要求的最佳技术，开始迅速普及。1998年美国IBM开始采用GMR磁头量产3.5英寸台式电脑硬盘，东芝也开始供应配备该磁头的2.5英寸笔记本电脑硬盘样品。当时的面记录密度约为3Gbit/平方英寸。 
  
    GMR磁头的读取功率比当时主流的MR磁头高2～5倍。最初曾以为利用这种优势，能和过去一样使面记录密度的增长率维持在每年60％。然而，投入使用后才发现远非如此。年增长率岂止是60％，而达到了令人吃惊的100％。换句话说，100％的年增长率等于5年增长约100倍。考虑到60％的年增长率相当于5年增长10倍的速度，由此可知提高幅度异常显著。 
  
    GMR磁头的工作原理与MR磁头基本相同。就是利用电阻随外部磁场的变化而变化的“磁阻效应”，检测磁信号。二者的不同之处在于GMR磁头使用了电阻变化效果数倍于MR膜的GMR膜（自旋膜）。也就是说，即使磁场变化不大，GMR膜的电阻也会产生较大变化，因此磁头的灵敏度得以提高。MR膜以单层结构利用具有磁阻效应的磁体进行成膜，而GMR膜则采用了综合采用多种材料的多层结构。 
  
    GMR磁头尽管是新技术，但磁头价格与MR磁头相差并不大。原因是能够利用与MR磁头基本相同的工艺技术进行生产。至于二者制造工艺之间的区别，顶多也就是有人会说“在于膜的层数不同”。因此，就直接运用了MR磁头生产及在其使用中积累起来的知识和经验。比如，thermal asperity问题的解决方法。 
  
    硬盘价格跌势不止 
  
    正像刚才所提到的那样，GMR磁头的亮相，使面记录密度实现了令人吃惊的增长速度。这种快速增长的势头产生了意料之外的变化。也就是说加快了硬盘降价的趋势。 
  
    以使用MR磁头、存储容量为4GB的3.5英寸硬盘（单碟、双磁头）为例，1998年业界普遍认为不可能实现低于100美元的产品。就算是到了1999春，仍旧认为价格不可能低于80美元。但实际的降价势头却远远超乎预想。 
  
    那么，为何能这么便宜呢？原因是硬盘厂商将面记录密度的提高借用到了增加硬盘容量以外的地方。假设面记录密度达到了2倍，业界往往就会通过将盘片和磁头数量减半来降低硬盘生产成本。比如面向台式电脑的普及型3.5英寸硬盘，使用GMR磁头的单碟单磁头硬盘已经陆续亮相。原因是“从OEM价格来说单磁头品种可比双磁头品种低10％左右”（某硬盘厂商）。 
  
    出现这种趋势是有原因的。从个人电脑这种用途来说，当时业界认为硬盘的记录容量已经足够了。能够更快地以几乎与过去相同的成本进行生产的GMR磁头就在这种形势下亮相了。“记录容量一样也没关系，只是希望价格能再低一些”，听到电脑厂商的这种说法也就不足为奇了。 
  
    “要是继续容忍价格照这种趋势急剧下跌的话，就只能等着别人来压价了，而从业务上来说却会因此而失去盈利性”，在硬盘厂商意识到这一点以后，他们便开始向机顶盒（STB）、硬盘内置型DVD录像机、带录像功能的个人电脑等AV设备领域寻求发展了。索尼与松下电器产业等设备厂商和硬盘厂商相继决定着手进行民用产品硬盘技术的联合开发就是在这个时候开始的。要想在保存电视节目的映像设备上配备硬盘，与过去的个人电脑相比就需要大幅提高记录容量。另外，与光盘等记录介质相比，硬盘还具有“数据传输速度快”和“随机访问性能高”等特点。假如能用于AV设备，就能从长时间记录的大量内容中快速检索出所需内容来使用。 
  
    业界争论不休的水平记录方式极限问题 
  
    随着GMR磁头的亮相，硬盘的面记录密度便开始以年增长100％的势头迅猛提高。硬盘业界尽管受到了降价的冲击，但同时也在不断地开拓新市场。到了2000年，一场争论开始给硬盘的发展蒙上了一层阴影。这就是所谓的“热骚动（Thermal agitation）”问题，具体来说就是指硬盘记录的数据受热后会消失。为提高面记录密度而缩小磁体结晶粒子的尺寸后，磁矫顽力就会减小。因此即使常温下的热能也有可能使之发生磁化反转。 
  
    据称当面记录密度达到40Gbit/平方英寸或100Gbit/平方英寸时便会受到热骚动的影响。2000年投入量产的硬盘面记录密度已经超过15Gbit/平方英寸。由于面记录密度当时正以100％的年增长率不断提高，因此热骚动导致的记录极限已经迫在眉睫。然而到了2000年～2001前后，此前曾保持在100％的面记录密度年增长率却突然降到了30％。 
  
    仿佛是要对硬盘业界实施进一步打击似的，2000年6月，IBM决定从硬盘业务中撤出。此举给硬盘业界造带来了很大的冲击。因为IBM过去曾开发出薄膜磁头、MR磁头和GMR磁头等推动硬盘发展的关键技术。也就是说，在面记录密度的提高本来即将面临停滞的情况下，突然失去了促进技术开发的推动力。 
  
    在这种状况下，各硬盘厂商开始真正致力于垂直磁记录方式的实用化开发。作为垂直磁记录方式，虽说自1977年开发完成之时业界就曾认为“从技术上来讲要优于水平记录方式”，但由于必须对磁头、记录介质以及信号处理电路进行全面改进，因此始终没能达到实用水平。在水平记录方式逐渐接近极限的情况下，10多年前的技术终于受到了业界的广泛关注。 
  
    就在面记录密度无法像过去那样大幅提高的形势下，硬盘业界终于看到了一丝曙光。这就是1.8英寸和1.4英寸等小型硬盘市场已经形成。(未完待续)