在2007年颁发的诺贝尔奖各个奖项中，物理学奖主角是巨磁电阻技术（Giant Magnetoresistance，GMR），这种技术多年来一直支配着电脑硬盘的发展。时至今日，GMR技术已经诞生接近20年。最近，基于GMR的磁头技术取得突破性进展。日本Hitachi（日立）公司与其子公司HGST联合公布的CPP-GMR（Current Perpendicular-to-the-plane Giant Magnetoresistance，电流垂直正交平面巨磁电阻）技术，足以将可读取的磁盘密度提高3倍。
硬盘容量技术发展回顾
在了解CPP-GMR技术之前，我们不妨先来回顾一下过去多年来电脑硬盘的发展历程。第一块硬盘的诞生可以追溯到1956年，当时的IBM RAMAC硬盘首次涉及移动式磁头的使用，磁头的读写轨道宽度为1/20英寸，即120万纳米；若以容量计算，采用50块24英寸直径磁盘的IBM 350磁盘系统，可以存储500万个8位字节，即只有大约4.4MB的容量。
到了2007年，主流3.5英寸硬盘的最高容量已发展至1TB。即使是笔记本电脑专用的2.5英寸硬盘，主流型号也达到了250GB，更高级的320GB产品亦即将推出。按现在的发展速度来看，硬盘容量每两年就会翻一番，即获得双倍的增长。硬盘容量多年来得以持续增加，背后正是依靠如GMR这样的新技术。
GMR技术初见于1988年，首度应用于硬盘的零售产品，它便是1997年的IBM Deskstar 16GXP。近年另一项功不可没的技术，则是始见于1995年的TMR（Tunnel Magnetoresistance，隧道磁电阻）技术，并首度应于2005年开始面世的垂直记录技术硬盘上。
CPP-GMR技术初探
在2007年10月东京举行的第八届正交磁记录会议上，Hitachi与HGST公司正式公布CPP-GMR磁头技术，下面笔者就为大家简单分析这种突破性的技术。
创新1：磁头缩小为30纳米
要提高硬盘容量，必须增大每块磁盘的密度。由于磁头负责在磁盘表面读写资料，其大小对磁盘密度起着关键性的作用。因此CPP-GMR磁头技术正是从这方向出发，将磁头读写轨道缩小为30纳米至50纳米，从而使磁盘密度有望大幅提高，达到每平方英寸500Gb至1Tb。
相比之下，现在采用TMR2磁头技术的硬盘，磁盘轨道的宽度最多为70纳米，最高磁盘密度约为每平方英寸260Gb（注：首批1TB硬盘的密度仅为148Gb）。据日立公司声称，应用CPP-GMR磁头技术后，可望于2011年将3.5英寸硬盘的容量提高到4TB，2.5英寸硬盘也有望跨入1TB新时代。
创新2：提高信噪比
CPP-GMR磁头技术能够有效地大幅提高磁盘密度，但同时也面临着一个重要问题，就是当磁头进一步缩小时，电阻也相应增加，信号内的噪声会随之上升，阻碍磁头准确读写磁盘上的资料。为解决这个问题，硬盘厂商一方面需要提高信号输出，另一方面需要降低噪声，换言之要将信噪比提高。
为实现这一目标，首先要在CPP-GMR磁头上专门增加一层高磁性电子过滤网材料，以加强信号输出的强度。另外，硬盘厂商还采用降低噪声的新技术，有效地将信噪比大幅加强到30dB至40dB。以目前的技术来看，由于受到噪声限制，磁盘密度上限约为每平方英寸500Gb，但运用上述CPP-GMR技术后，最终可达到1Tb的密度。
CPP-GMR技术的发展前景
据Hitachi及HGST公司表示，首批应用CPP-GMR技术的硬盘产品将于2009年上市，它们的磁头轨道宽度将会是50纳米，到了2011年，会进一步缩小至30纳米。由此可见，采用CPP-GMR技术的硬盘确实令人期待。不过，普通消费者还要等上两三年才能享受4TB超大容量硬盘的好处。
早期的IBM RAMAC系统要占据庞大的空间，你甚至可以通过透明遮罩看到内部组件的工作情况
采用CPP-GMR技术的日立磁头，读写轨道缩小为30纳米至50纳米
首批应用CPP-GMR技术的硬盘产品将于2009年上市 |
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