諾貝爾獎(jiǎng)項(xiàng)的頒獎(jiǎng)典禮是科學(xué)界的一年一度的頂級(jí)盛宴，當(dāng)普通大眾已經(jīng)習(xí)慣于去仰視那些諾貝爾獎(jiǎng)得主的杰出發(fā)現(xiàn)發(fā)明時(shí)，我們卻意外地看到，今年的諾貝爾物理獎(jiǎng)得主的獲獎(jiǎng)成果，離我們是如此之近。在我們背包中的筆記本電腦里，我們口袋中的音樂(lè)播放器上，都能找到這項(xiàng)技術(shù)的身影，分享這一偉大成果給我們?nèi)粘Ｉ顜?lái)的樂(lè)趣和便利。
諾貝爾獎(jiǎng)項(xiàng)的光環(huán)
瑞典皇家科學(xué)院在評(píng)價(jià)這項(xiàng)成就時(shí)表示，今年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)主要獎(jiǎng)勵(lì)“用于讀取硬盤數(shù)據(jù)的技術(shù)，得益于這項(xiàng)技術(shù)，硬盤在近年來(lái)迅速變得越來(lái)越小”?？茖W(xué)院委員博耶•約翰森則表示，“沒(méi)有巨磁電阻效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，你就不可能擁有一個(gè)IPOD。同時(shí)，”這項(xiàng)技術(shù)同時(shí)被認(rèn)為是“前途廣闊的納米技術(shù)領(lǐng)域的首批實(shí)際應(yīng)用之一”。
所謂巨磁效應(yīng)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)指在一個(gè)巨磁電阻系統(tǒng)中，非常弱小的磁性變化就能導(dǎo)致巨大的電阻變化的特殊效應(yīng)。現(xiàn)在主流的硬盤制造技術(shù)都是基于磁技術(shù)基礎(chǔ)的，隨著數(shù)據(jù)量增長(zhǎng)，硬盤正朝著小體積大容量的趨勢(shì)發(fā)展。但是當(dāng)硬盤單位體積內(nèi)的容量磁記錄密度到達(dá)一定的程度之后，硬盤設(shè)計(jì)和制造的廠商就面臨如何將弱小的磁信號(hào)變化放大為清晰的電信號(hào)的棘手問(wèn)題。
因?yàn)橛脖P向小體積高密度方向發(fā)展的同時(shí)，勢(shì)必要求磁盤上每一個(gè)被劃分出來(lái)的獨(dú)立區(qū)域越來(lái)越小，這就導(dǎo)致了每個(gè)獨(dú)立區(qū)域所能記錄的磁信號(hào)也越來(lái)越弱。但是借助“巨磁電阻”效應(yīng)，人們能夠制造出更加靈敏的數(shù)據(jù)讀出頭，將越來(lái)越弱的磁信號(hào)讀出來(lái)后因?yàn)殡娮璧木薮笞兓D(zhuǎn)換成為明顯的電流變化，使得大容量的小硬盤成為可能。
早在1988年，這兩位科學(xué)家就分別在各自的研究中自獨(dú)立發(fā)現(xiàn)，在鐵、鉻相間的多層膜電阻中，微弱的磁場(chǎng)變化可以導(dǎo)致電阻大小的急劇變化，其變化的幅度比通常高十幾倍。由于實(shí)驗(yàn)條件略有差異，法巴黎大學(xué)的費(fèi)爾特教授觀測(cè)到了更為強(qiáng)烈的“巨磁效應(yīng)”現(xiàn)象，德國(guó)尤利希研究中心的皮特•格倫博格雖然觀測(cè)到的幅度較小，卻較早意識(shí)到這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)的工業(yè)價(jià)值，并立即申請(qǐng)了專利。
硬盤業(yè)的巨大影響力
今天，我們都淹沒(méi)在數(shù)字膨脹的信息時(shí)代中，我們的生活也都與數(shù)字和信息息息相關(guān)，保存信息的主流介質(zhì)則仍然是基于磁介質(zhì)的硬盤。本次折取諾貝爾獎(jiǎng)項(xiàng)桂冠的兩位科學(xué)家，發(fā)現(xiàn)一個(gè)自然界的特殊現(xiàn)象，對(duì)硬盤產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響力，并隨之改變和影響了人類的信息體驗(yàn)。
這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)于19年前的特殊物理規(guī)律在10年前就被引入硬盤制造業(yè)，第一個(gè)基于“巨磁電阻”效應(yīng)的數(shù)據(jù)讀出頭于1994年問(wèn)世，很快就引起了硬盤“大容量、小型化”的革命。從1995年至2007年12年時(shí)間里，主流硬盤容量增大了400倍；每GB硬盤的單位價(jià)格卻降低了1000倍。
這場(chǎng)源自硬盤領(lǐng)域的革命更帶動(dòng)了整個(gè)計(jì)算機(jī)行業(yè)的發(fā)展，個(gè)人電腦也在這個(gè)階段內(nèi)以突飛猛進(jìn)的速度普及到千家萬(wàn)戶，MP3，IPOD等產(chǎn)業(yè)也基于高密度硬盤存儲(chǔ)技術(shù)開(kāi)始發(fā)展。如今，包括在筆記本電腦、微型音樂(lè)播放器等各類數(shù)碼電子產(chǎn)品中所裝備的大容量硬盤，基本都應(yīng)用了“巨磁電阻”效應(yīng)，這技術(shù)已經(jīng)成為業(yè)界新的標(biāo)準(zhǔn)。
全球領(lǐng)先硬盤制造商希捷公司發(fā)言人表示：諾貝爾獎(jiǎng)項(xiàng)的頒發(fā)表明人們對(duì)于數(shù)碼存儲(chǔ)為日常生活帶來(lái)的巨大影響有了更透徹的理解及肯定。存儲(chǔ)不僅僅意味著用于計(jì)算機(jī)應(yīng)用的硬盤。存儲(chǔ)已經(jīng)涉足到消費(fèi)領(lǐng)域，以及更廣領(lǐng)域內(nèi)產(chǎn)品設(shè)備的創(chuàng)新。巨磁阻的發(fā)明意味著，有兩位科學(xué)家在連大多數(shù)物理學(xué)家都認(rèn)為無(wú)法涉足的領(lǐng)域中做出了卓越的貢獻(xiàn)。
巨磁效應(yīng)自發(fā)明以來(lái)始終對(duì)硬盤磁頭讀寫數(shù)據(jù)，增加存儲(chǔ)密度方面的設(shè)計(jì)有著重大影響。存儲(chǔ)硬盤業(yè)是涉足“納米技術(shù)”的先驅(qū)，而巨磁阻正是納米技術(shù)應(yīng)用于高容量高科技產(chǎn)品的最佳范例。諾貝爾獎(jiǎng)的頒發(fā)正標(biāo)志著先進(jìn)的物理概念能夠在短時(shí)間內(nèi)對(duì)當(dāng)今的產(chǎn)品產(chǎn)生巨大的影響。
未來(lái)存儲(chǔ)技術(shù)
“巨磁效應(yīng)”在硬盤領(lǐng)域的地位自然無(wú)可撼動(dòng)，從發(fā)現(xiàn)至今也已經(jīng)經(jīng)歷了近20年的時(shí)間，當(dāng)我們?cè)诟袊@近20年前的一項(xiàng)技術(shù)重大影響的同時(shí)，也在期待未來(lái)這個(gè)領(lǐng)域不斷創(chuàng)新的技術(shù)成就能進(jìn)一步改變我們的生活與體驗(yàn)，那么有哪些核心技術(shù)可能成為未來(lái)的焦點(diǎn)呢。
全球領(lǐng)先的硬盤制造廠商希捷認(rèn)為：在存儲(chǔ)密度突破1Tb每平方英寸以前，垂直磁記錄技術(shù)都將是硬盤技術(shù)領(lǐng)域的核心。當(dāng)我們對(duì)硬盤容量和密度有進(jìn)一步需求時(shí)，將需要部署以熱輔助磁記錄（Heat Assisted Magnetic Recording, HAMR ）為代表的技術(shù)，以達(dá)到進(jìn)一步增加密度的要求。
垂直磁記錄技術(shù)能通過(guò)改變硬盤盤片數(shù)據(jù)的存置方式而大幅度增加了磁頭讀/寫數(shù)據(jù)的能力（垂直放置，以便在不影響其他數(shù)據(jù)的情況下，在更小的空間內(nèi)讀/寫更多的數(shù)據(jù)）。巨磁阻則是磁領(lǐng)域相關(guān)的，即在存儲(chǔ)密度增加的情況下，注重磁頭如何更有效的進(jìn)行讀/寫。也就是說(shuō)，垂直技術(shù)關(guān)注的是在高密度下寫入數(shù)據(jù)，而巨磁阻技術(shù)關(guān)注的則是更精確地讀取數(shù)據(jù)。這兩種技術(shù)是相互補(bǔ)足的。
此外，希捷認(rèn)為下一代磁盤讀取技術(shù)核心則有可能是隧道式磁阻磁頭，能增加硬盤的面密度及可靠性，并降低硬盤制造成本。
我們可以預(yù)見(jiàn)的是，在未來(lái)10到20年內(nèi)，硬盤容量還會(huì)繼續(xù)翻倍增長(zhǎng)。如今，MP3音樂(lè)播放器中的硬盤已經(jīng)小到只有0.85英寸，服務(wù)器中的硬盤也只有3.5英寸。現(xiàn)在1英寸的硬盤就能夠儲(chǔ)存10G的容量，這個(gè)數(shù)字在未來(lái)20年內(nèi)會(huì)翻到1000GB。有一點(diǎn)可以肯定的，沒(méi)有近二十年前“巨磁效應(yīng)”的發(fā)現(xiàn)，我們今天的生活會(huì)缺少很多色彩。
