数造更高容量 存储“大”有可为——带你全面了解磁记录技术

磁记录是利用磁的性质进行信息的记录的方式。在存储和使用的时候通过特殊的方法进行信息的输入和读出，从而达到存储信息和读出信息的目的。
 
当今世界正处于数据大爆炸的时期。据IDC预测，截至2025年，全球数据增量将从2020年的64ZB增加到近180ZB（1ZB等于1万亿GB）。越来越多的大公司正在将大数据提炼为洞察信息，并利用这些信息做出了更好的决策，从而在全球范围内取得市场成功的同时获取更多的利润。因此，机械硬盘必须通过不断提高数据存储的能力来满足全球增长的数据。
 
在这180ZB的数据增量中，其实只有很小一部分需要长周期存储。大部分数据都是基于既定目的，用后即弃。有些数据则会短期保留至毫无用处之后，被新数据覆盖。当然，还有相当一部分特定类型的数据是需要保留数年或数十年之久的。
 
这些多样化的数据存储需求会给云服务提供商、企业和消费者的数据存储带来极大的困难。为应对这种情况，机械硬盘（以下文中简称硬盘）必须提高存储效率和容量。这是整个硬盘发展历史上最振奋人心的时刻，引入了多种存储技术和磁记录格式，持续解决了业界所面临的各项挑战。
 
01 提升硬盘容量
存储单位磁密度（ADC）
存储单位磁密度（以下文中简称磁密度）是指磁盘表面每平方英寸可存储的数据量，通常以Gb/in2或Gbits/in2表示。它是驱动硬盘容量增长的核心因素。
 
有很多种方法可以提高硬盘的容量，如采用更大物理尺寸的驱动器可使用更多或更大的磁碟（例如2.5”盘vs3.5”盘，或增加垂直高度如7mmvs15mm的2.5”硬盘），在不增加磁密度的情况下提高硬盘的容量。增加硬盘内碟片的周长也可以获得更多的物理面积来存储数据（例如将3.5”硬盘碟片的直径从95mm增加到97mm）。虽然可以通过增加碟片数量提高硬盘的容量，但这是有物理空间限制的。随着时间推移，增加磁密度已成为提高硬盘容量的最重要的驱动因素。
 
图1中显示了用于确定和衡量磁密度的两种关键参数：每英寸磁道数（TPI）和每英寸位磁比特（BPI）。如图所示，磁碟的存储介质上由很多同心圆磁道组成，每根磁道的磁轨都有固定的宽度，相邻磁道的中心间距叫磁道间距。若以更紧密的方式排列磁道，减小磁道间距，可以增加TPI，从而提高磁密度。
 
同样，磁比特是分布在磁道上的最小磁纹理，磁比特纹理的宽度为磁道的宽度，长度为读磁头能够成功识别单一数值所需的最小距离。磁比特纹理沿磁道圆周依次排列。缩短磁比特纹理的长度可以增加BPI，从而提高磁密度。
 
TPI和BPI的提升本质上是通过改变磁记录的格式实现的。具体就是在磁碟介质上使用更有效的磁比特排列方式，以及通过调整磁头和磁碟介质的磁性能等技术，从而缩小磁比特的实际物理尺寸。