DoSTOR編輯觀點 諾貝爾獎證明資料儲存的價值

DoSTOR儲存在線 10月9日北京報道：瑞典皇家科學院9日宣佈，將2007年諾貝爾物理學獎授予法國科學家阿爾貝·費爾和德國科學家彼得·格林貝格爾，以表彰他們發現了"巨磁電阻"效應。瑞典皇家科學院說："今年的物理學獎授予用於讀取硬碟資料的技術，得益於這項技術，硬碟在近年來迅速變得越來越小。" kY3資料救援-RCS資料救援

不知道當巨磁阻效應在硬碟業界統領江湖的時候，有沒有人想到巨磁阻效應會成為諾貝爾獎的座上賓。而作為資料儲存領域最重要的基礎技術（或者稱為基礎物理現象）之一，能夠讓發現者獲得諾貝爾獎，這更說明了現今世界對資料儲存的重視與的迫切要求。kY3資料救援-RCS資料救援

巨磁阻效應為何物？kY3資料救援-RCS資料救援

瑞典斯德科爾摩皇家科學院發佈的頒獎聲明稱，阿爾貝·費爾和彼得·格林貝格爾1988年各自獨立發現了一種全新的物理效應-巨磁電阻效應，巨磁電阻效應是指材料的電阻率在有外磁場作用時較之無外磁場作用時存在顯著變化的現象。該系統非常有助於從硬碟中讀取資料，因為機器在讀取資料時必須把用磁記錄的信息轉換成電流。隨著這項發現公佈，一些研究者和工程師開始在製作讀取頭中加以應用，1997年首個應用巨磁電阻效應的讀取頭研製成功，很快成為標準技術，即便今天最新的讀取技術也均由巨磁電阻效應發展而來。kY3資料救援-RCS資料救援

巨磁電阻（GMR）效應於是1988年被發現，從技術上來講，磁性金屬和合金一般都有在一定磁場下電阻改變的現象，人們把這種現象稱為磁電阻。減小幅度比通常磁性金屬與合金材料的磁電阻數值約高10餘倍，一般將其定義為GMR＝其中（H）為在磁場H作用下材料的電阻率（0）指無外磁場作用下材料的電阻率。所謂巨磁阻就是指在一定的磁場下電阻急劇減小，對於傳統的磁電阻效應大一個數量級以上，因此名為巨磁電阻(Giant Magnetoresistanc)，簡稱GMR。kY3資料救援-RCS資料救援

20世紀90年代，人們在Fe/Cu，Fe/Al，Fe/Al，Fe/Au，Co/Cu，Co/Ag和Co/Au 等納米結構的多層膜中觀察到了顯著的巨磁阻效應，由於巨磁阻多層膜在高密度讀出磁頭、磁儲存元件上有廣泛的應用前景，因此業界對巨磁阻效應的研究一直沒有停止。kY3資料救援-RCS資料救援

在磁儲存領域大放異彩kY3資料救援-RCS資料救援

硬碟或者稱作硬碟是現在的IT業界核心之一，雖然我們的資料儲存放在硬碟、閃存、磁帶、光盤等等介質上面，但是硬碟仍然是資料儲存的主流介質，位置難以撼動。除了在企業儲存領域硬碟對磁帶發起的強大攻勢，在個人數字設備，如MP3、MP4、PDA等產品中，硬碟也佔據了越來越大的市場，尤其是當硬碟做的足夠小，足夠輕便時，這種趨勢也更加明顯了，同時，因為硬碟可以做的密度更高，體積更小，在企業級儲存設備中，應用高容量小型硬碟已經成為了趨勢，因為在保證性能的前提下，這樣的設備可以提供更高的密度，某些情況下還可以降低能耗。kY3資料救援-RCS資料救援

但是，縮小硬碟並不想我們所想像的那麼簡單，提高硬碟儲存資料密度一直是業界專家所關心的，而巨磁阻效應讓這一切成為了可能。kY3資料救援-RCS資料救援

我們知道硬碟是由碟片和磁頭組成的，每片碟片以轉動軸為軸心，以一定的磁密度間隔劃分出許多圓環型的刺刀，而每個磁道又劃分出若干扇區，磁頭就是從這些扇區中讀取資料的。當資料掃過各個扇區時，各個扇區時記錄的不同磁信號就被轉換成電信號，電信號的變化進而被轉換成為"０"和"１"，成為所有信息的原始機器碼。磁頭通過感應每個扇區的磁性變化來讀取這些資料，磁頭就像一個感應磁變化的感應器，利用巨磁阻效應，非常弱小的磁性變化就能導致巨大電阻變化，從而讓磁頭可以感覺到非常小的磁性變化。 kY3資料救援-RCS資料救援

硬碟越做越小，但是容量卻需要保持不變甚至越來越大，這也就要求扇區所佔的物理面積越來越小，如果物理面積減小，勢必造成磁性變化不明顯，磁頭也就越來越難以準確讀取資料，而當有了利用巨磁阻效應製成的磁頭之後，磁頭對扇區磁性變化的敏感度有了很大提升，從而滿足了用戶對容量的需求。kY3資料救援-RCS資料救援

事實上，在1994年，IBM公司就研製成了全世界第一個巨磁電阻效應讀出磁頭，將硬碟記錄密度一下子提高了17倍，達5億bit/平方英吋，並在後來達到了達到11億bit/平方英吋，很多人認為巨磁阻效應是硬碟在與光盤的那一次“下一代介質之戰”時制勝的法寶之一。kY3資料救援-RCS資料救援

目前，用巨磁電阻(GMR)材料構成的磁電子學新器件，已成功地應用於計算機儲存領域，SPIN-VALVE GMR材料就是其中之一。由於利用了SPIN-VALVE GMR材料而研製的新一代硬碟讀出磁頭，已經把儲存密度提高到2000年的560億bit/平方英吋，並且GMR磁頭已佔領磁頭市場的百分之九十到九十五。現在磁記錄儲存密度已超過所有的儲存方式。正是利用GMR材料，才使得儲存密度在最近幾年內每年的增長速度達到3-4倍。隨著低電阻高信號的TMR的獲得，實現儲存密度到1000億bit/平方英吋，將是近一兩年的目標。而利用SPIN-VAVLE，TMR材料和半導體集成技術正在研製一種新的計算隨機儲存器芯片，由於0和1狀態的設置的原理來源於磁性材料特有的磁滯效應，因此在突然斷電時也不會丟失信息。半導體的非易失儲存器是以極微小的電容器，是利用儲存一份電荷來保存信息。如果斷電，這份電荷就要耗盡，信息就會丟失。另外採用GMR的磁隨機儲存器將比半導體的非易失儲存器速度快而廉價。kY3資料救援-RCS資料救援

信息時代 數字宇宙kY3資料救援-RCS資料救援

其實，雖然巨磁阻效應對磁儲存的影響極為深遠，但是我們並不想多談巨磁阻效應是什麼或者到底是什麼原理讓其在硬碟業界大放異彩，大家只要記住兩點即可：kY3資料救援-RCS資料救援

1、巨磁阻效應在磁儲存領域有著重要的作用kY3資料救援-RCS資料救援

2、巨磁阻效應對提高硬碟密度有著極大的貢獻kY3資料救援-RCS資料救援

 諾貝爾獎我們更不用多說，雖然這一次恐怕依然沒有中國人獲獎，但是作為儲存業界的一份子，我們看到了這樣一個事實：kY3資料救援-RCS資料救援

科學家因為改變儲存技術而獲得諾貝爾獎，這說明了儲存在現在社會生活中的重要作用。kY3資料救援-RCS資料救援

在我之前的一篇文章《拯救數字宇宙中的殘酷儲存現實》中，我談到了IDC的一份報告，這份報告顯示：kY3資料救援-RCS資料救援

2007年，創建的信息量將首次超出可用的信息儲存容量。而我，對這句話現在深信不疑。同時，IDC中國副總經理萬寧先生在一次研討會上指出，到2010年，信息裝置量和用戶量還會增長50%，信息創建將更加便宜，用戶將更加多，對過去資料的激活和使用會更加頻繁，所有這些將創建更多的數字信息。kY3資料救援-RCS資料救援

而在IDC的《數字宇宙膨脹：到2010年全球信息增長預測》報告中，對未來的資料儲存做了如下的介紹：kY3資料救援-RCS資料救援

2006年產生、獲取和複製的數字信息總量為1288×1018個比特。用計算機用語來說，就是161EB或1610億GB。這大約是有史以來出版的圖書信息總量的300萬倍。從2006年到2010年，數字宇宙的信息量將增長6倍多，從161EB增加到988EB。kY3資料救援-RCS資料救援

在這份報告裡，我們看到的是一個幾乎被數字信息淹沒的世界，越來越多的數字信息被創造出來，除了每天都要面對的電腦之外，我們的生活也和這些信息密切相關，比如說天氣預報，我們每天看到的天氣預報，是通過對大量過往歷史資料和新的衛星圖片、航拍照片而分析出來的，只有信息更多更準確，圖片更清楚才可以獲得準確的預報。另外，當Google的股價朝著300美元挺進的時候，我們發現，如此多的信息讓我們只要掌握一種簡單的方法就可以成為"專家"，那就是搜索，而在搜索背後，是人類從第一台計算機ENIAC開始就積累起來的數字信息。kY3資料救援-RCS資料救援
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我們生存在一個“信息時代 數字宇宙”當中，所有人都不難想像，如果有一天我們人類丟失了我們的所有資料，世界將會變成什麼樣子，那些資料，那些知識，已經不僅僅是人類的智慧或是研究成果，而是維持正常社會生活與人類進步的基本動力，但是當越來越多的信息被創造出來之後，我們必須要有更高密度的儲存介質來完成儲存工作。kY3資料救援-RCS資料救援

人類依賴信息，而信息依賴儲存，這也就難怪瑞典斯德科爾摩皇家科學院將這次的諾貝爾物理學獎頒給這兩位發現巨磁阻效應的科學家了，因為他們的發現改變了我們的儲存，也間接的改變了我們的世界。kY3資料救援-RCS資料救援

我相信，諾貝爾獎的垂青，說明儲存已經成為了我們日常生活的一部分，成為了全球關心的問題，而不僅僅是一些冰冷的IT設備。kY3資料救援-RCS資料救援