鳥槍換大炮，這新技術(shù)有望讓硬盤容量百倍提升
自從人類搗鼓出第一臺(tái)計(jì)算機(jī)開始，咱們對(duì)于追尋更高容量?jī)?chǔ)存空間這事兒，就一刻也沒停歇過。
哪怕到了?2025?年，各位電腦前的「?jìng)}鼠黨」們是不是還在為學(xué)習(xí)資料的住房問題操碎了心？
畢竟誰不想給所有「學(xué)習(xí)老師」一個(gè)寬敞明亮、永不拆遷的學(xué)區(qū)房呢！
最近英國曼徹斯特大學(xué)聯(lián)合澳大利亞國立大學(xué)在《自然》雜志上扔了個(gè)科技炸彈。
研究人員表示，他們搞出了一種新型單分子磁體材料，號(hào)稱能讓硬盤容量原地起飛?100?倍！
我直接好家伙！
咱們不妨先來聊聊「老房東」固態(tài)硬盤（SSD）和機(jī)械硬盤（HDD）。
其實(shí)經(jīng)過這么些年的發(fā)展，它倆存儲(chǔ)容量相較過去已經(jīng)有了非常大的提升。
SSD?主打一個(gè)簡(jiǎn)單粗暴，直接以犧牲壽命的方式換取容量。
想住更多人？行！咱把房間隔小點(diǎn)，代價(jià)嘛就是房間「磨損」快了點(diǎn)、體驗(yàn)差了點(diǎn)。
這「隔間」技術(shù)，也就是我們經(jīng)常聽到的?SLC, MLC, TLC, QLC?閃存顆粒。
其中，SLC?顆粒妥妥的是單身貴族公寓，其一個(gè)房間（基本儲(chǔ)存單元）中只住?1?人（1bit?數(shù)據(jù)）。
這種方式意味著生活干凈（數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單），進(jìn)出家門超快（讀寫速度快，延遲低）。
且因?yàn)橹挥幸粋€(gè)人住，房間里的家具家電磨損非常慢，能用很久很久，也就是說?SLC?顆粒極其耐用，其擦寫壽命甚至可高達(dá)?10?萬次以上。
但它的缺點(diǎn)也很明顯，一個(gè)人住人均房租自然就高（成本高），且一整棟樓能入住的總?cè)藬?shù)少，即數(shù)據(jù)密度低，硬盤容量很難做大。
MLC?則可看做是小情侶/基友合租小窩，一個(gè)房間可住兩人（2bit?數(shù)據(jù)）。
兩人入住人均房租直接砍半（成本更低），同樣的大樓能住的人數(shù)也更多了（數(shù)據(jù)密度翻倍，容量更大）。
當(dāng)然，由于兩個(gè)人住，房間東西變多，進(jìn)出相比單人麻煩一些（讀寫速度和延遲比?SLC?更差）。
同時(shí)房間磨損自然也要比一個(gè)人住快得多，于是?MLC?顆粒的擦寫壽命直接銳減至?3000-5000?次左右。
TLC?則變成了三人合租，單個(gè)房間容納?3bit?數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)密度再次得到提升。
相應(yīng)的其性能較?MLC?差一些，擦寫壽命也衰減至?1000?次左右。
至于?QLC?顆粒，單個(gè)存儲(chǔ)單元變成了?4bit?數(shù)據(jù)，密度更高，性能、壽命則衰減到了一個(gè)不可忽視的水平。
這也是為啥咱們一直強(qiáng)調(diào)盡量不要選擇?QLC?顆粒?SSD?的原因。
除了「隔間」技術(shù)外，SSD?提升容量還得靠「蓋高樓」——3D NAND，即儲(chǔ)存單元采用?3D?堆疊的方式。
例如三星、海力士等最新?3D NAND?堆疊層數(shù)已突破?300?層，國產(chǎn)長江存儲(chǔ)也已具備量產(chǎn)?294?層?3D NAND?芯片。
美光稍微拖后腿一點(diǎn)，最新量產(chǎn)為?232?層?3D NAND。
關(guān)于?SSD?的未來，3D NAND?高樓繼續(xù)往上蓋唄，反正只要工藝進(jìn)步了，主控芯片性能跟得上，那么這招依然簡(jiǎn)單粗暴有效。
說回機(jī)械硬盤，它想要提升存儲(chǔ)容量，無非得在盤片儲(chǔ)存密度以及盤片數(shù)量方面下功夫。
決定盤片存儲(chǔ)密度的關(guān)鍵參數(shù)是磁道數(shù)量，道理咱都懂，磁道越多，能容納的數(shù)據(jù)便越多。
但受限于機(jī)械磁頭尺寸的限制，盤片磁道不可能無限縮小，單個(gè)盤片上磁道數(shù)量瓶頸也就始終有限。
于是在原本傳統(tǒng)垂直記錄磁盤的基礎(chǔ)上，廠商又開發(fā)出了疊瓦盤這一技術(shù)。
相比前者，后者將盤片上相鄰磁道進(jìn)行部分重疊，其重疊方式類似于常見的屋檐瓦楞，由此而得名。
這種方式大幅增加了單位面積內(nèi)磁道的數(shù)量，變相提升了存儲(chǔ)密度。
由于部分重疊的存在，磁頭在寫入時(shí)會(huì)同時(shí)覆蓋兩條磁道，因此會(huì)增加額外的擦除復(fù)寫操作。
除了會(huì)降低硬盤性能外，其壽命、穩(wěn)定性通常也遠(yuǎn)不如傳統(tǒng)垂直盤。
總結(jié)來說，甭管是?SSD?還是?HDD，擴(kuò)容這事兒，就像魚與熊掌、速度與激情、容量與壽命，很難兼得，其本質(zhì)還是材料和工藝的限制。
至于咱們開頭提到的新型分子材料，正如研究人員所解釋的那樣：
現(xiàn)代硬盤由一群原子湊成個(gè)基本存儲(chǔ)單元才能存?1bit?數(shù)據(jù)。
而單分子磁體材料特點(diǎn)在于可以做到單個(gè)分子結(jié)構(gòu)獨(dú)立儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，無需鄰近分子的幫助，這意味著可以帶來超高的存儲(chǔ)密度。
根據(jù)介紹，這種材料技術(shù)有望將硬盤存儲(chǔ)容量提升至現(xiàn)有水平的?100?倍。
不過嘛，單分子磁體材料需在低溫環(huán)境（約零下173攝氏度）運(yùn)行，目前來看貌似只有廣泛以液氮為冷卻劑的數(shù)據(jù)中心才能滿足。
等應(yīng)用到個(gè)人消費(fèi)領(lǐng)域，恐怕還有很長的路要走……
資料、圖盤來源：《自然》雜志、網(wǎng)絡(luò)。
本文編輯：@ 小憶
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