触摸海量存储的技术之光
温度的正向利用——热辅助磁记录技术
硬盘的发展需要更高的每平方英寸数据密度，但在实际应用中，还有很多困扰需要解决。为了增大数据密度，科学家们就需要使用更小的空间来存放数据。在2004年，存放一位数据，大约需要100个磁畴。虽然目前没有确切的数据表明存放一位数据需要多少个磁畴，但确信远比2004年时低。
磁畴更少，意味着每个存放数据的磁记录单元越小。所谓磁记录单元，是一个小颗粒，由很多磁畴组成，它们紧紧地抱成一团，可以通过表现磁性来储存数据。在实际使用中，每一个磁记录单元都能存储1bit数据。在当前技术下，过小的磁记录单元的后果是存储性能不够稳定，其中主要原因是超顺磁效应。
为了解决这个问题，在实际使用中必须使用小体积下磁性更稳定的磁材料，用专业术语来说就是必须使用“高矫顽力”的材料。矫顽力是什么意思呢？矫顽力是磁材料保有磁性的能力，换句话来说：如果有一块磁铁，你想消去它的磁性时，必须给它附加的磁场强度。
高矫顽力的材料的特点就是保有磁性的能力特别强，抵抗外界磁场的能力也很厉害，如果想让这种材料失去磁性就得附加更高的磁场才行，同时高矫顽力材料对温度和体积的抵抗性也变得更强，超顺磁效应也变得更为不明显。高矫顽力材料的使用，让磁记录单元有了进一步缩小的可能，就能进一步提高数据存储密度。但高矫顽力材料给硬盘磁头本身读写带来了问题。由于使用了高矫顽力材料，硬盘本身磁头也需要更强的磁性才能写入数据。但磁头就这么大，并且还有越来越小的趋势，很难进一步加强磁场了。除此之外，硬盘的磁头还存在聚焦精度问题。目前的硬盘磁场聚焦使用了类似于针的磁头细尖端，并且磁记录单元进一步缩小后，磁头的细尖端也很难精确聚焦磁场。
怎么样才能让存储数据的磁记录单元在不丧失高矫顽力的情况下，更容易被磁场改变呢？这似乎是一个矛盾，但也有一把钥匙可以解决，这就是温度。我们知道，磁铁在高温下都容易失去磁性，矫顽力会下降。因此，如果找到一种办法，能精确地对每一个需要改变的磁记录单元温度进行人为干涉，就能很轻松地继续增加数据密度。在多次试验和探索后，科学家们将眼光集中到激光上来。激光聚焦后可以加热很细微的区域，并且聚焦精度远比磁聚焦高得多。因此，目前的热辅助磁记录技术，就有了如下的运作过程：1.硬盘根据系统的需求，移动磁头到需要写数据的位置；2.打开激光加热设备，将需要读写的磁记录单元预先加热；3.控制磁头磁场强度，让磁场强度恰好可以改变需要写入部位的磁记录单元的极性；4.完成读写，磁头移动寻找下一个目标磁记录单元。
热辅助磁记录技术运作示意图
上述过程看起来非常简单，实际上是极为复杂的。原本的硬盘只需要具备磁头改变磁记录单元的性质，但新的方法需要另外一套加热的激光设备来辅助运行。其中就出现了很多问题：这套新的加热设备耐用度如何？精确度足够吗？是否能长久运行？有没有可能出现误加热？除此之外，被激光加热的磁记录单元虽然很小，加热时间也很短，但长时间使用后的累计热量还是不容忽视的。对磁记录单元来说，加热的磁记录单元必须通过磁盘的基板散热，不能将热量传导至邻近的磁记录单元，否则将有可能造成误写入，这也对整个磁盘的加热算法提出了极高的要求。另外，目前的材料需要600摄氏度的高温才能降低矫顽力，这显然是很难接受的。为了尽可能达到安全稳定的目的，必须降低材料的写入温度。科学家们已经寻找到一些新材料，能够将温度从600摄氏度左右降低至330摄氏度。但这还不够，如果能进一步降低，这项技术的实用性才可能大大提升。
总的来看，热辅助磁记录技术使用了矫顽力极高的材料，大大增加了数据的稳定性。一些莫名其妙的数据丢失、数据错误等问题将会大大减少。另外，高数据密度又会带来更大的容量。我们相信，只要解决好了散热、控制、加温等诸多问题后，热辅助磁记录技术的前景是非常看好的。根据目前的技术规划，热辅助磁记录技术开始可以达到大约5Tbit/平方英寸的数据存储密度，终甚至有望达到50Tbit/平方英寸，这个数据是目前垂直记录预计极限0.5Tbit/平方英寸的100倍。
磁畴是什么？
磁畴是磁性材料内部的一个拥有独立磁方向的小区域。一块磁性物质内部有千千万万的磁畴，它们在没有被磁化的情况下，拥有表达自己不同磁性方向的权利。
磁畴示意图，在没有被磁化的情况下，磁畴的方向是随意的、散乱的。
所以整块磁铁在这种情况下是无磁性的。但在磁性物质被磁化后，所有的磁畴都被磁化向同一个方向，这样磁铁就能对外表示磁性了。
什么是顺磁和超顺磁效应
为了理解什么是超顺磁效应，我们先来解释什么是顺磁。顺，就是不反抗，顺磁，就是不反抗磁性。简而言之就是，这种材料是墙头草，在任何磁场中都能表现和磁场相同的磁性质。常见的、能被吸铁石吸住的铁片就是顺磁体。怎么才能顺磁呢？我们知道，如果将磁铁放在高温下烤，可以退磁。也就是说，磁铁在超过某个温度（被称作“居里温度”）后，它的磁性就消失了。如果磁体能在任何磁场中表现出和磁场相同方向的磁性，那么它就是顺磁体。超顺磁效应是指，磁体体积如果过小的话，磁体不能依靠自身稳定性来阻碍外部磁场的侵扰，那么此时超过体积临界值的小磁体将会表现出和顺磁体类似的性质。这就让科学家在缩小硬盘磁存储颗粒时遇到了麻烦。
