11纳米是怎样炼成的？（三）
持节云中
云中乘风
2010-09-25 14:51
舟子点评：好东西,很好的科普读物,云中日后如有兴趣,继续写啊!
在这一部分里，我来介绍一下影响飞行高度的几个因素，只有弄清楚了这些，才知道怎么去控制，改善，达到要求。
首先是关于硬盘分析器的机械组装精度。根据大量的试验和统计分析，大约每0.01毫米高度方向的误差会影响到磁头约0.5纳米的飞行高度。所以，对于硬盘分析器组装精度的最终控制是：平行度和高度尺寸误差在0.005毫米以内。以我们的技术而言，做到这一点并不难。只是这其中要引进一种激光测距设备，做非接触式或无损检测，才能满足实际的要求。这种激光测量设备是如此的高精度，大概是什么限制出口的技术吧！当初引进时，是要签订一份保证书的：保证此项技术及设备不得用于军事及核武的研究。
其次是关于磁头组合的机械组装精度，诸如：磁头的装配高度，磁头的初始倾斜，弹性金属薄片的弹性力的控制等。根据大量的试验和统计分析，弹性力每变化0.1克大约影响磁头飞行高度约0.5纳米，所以，对弹性力的控制规格是在0.05克内。我们都开发有相应的设备来度量这些要素，这些设备从初期的测量单一要素的手动机型，发展到现在的联合自动测量，效率一直在不断地被改进。
现在到了最关键的地方了，我们究竟如何才知道每个磁头的实际飞行高度呢？
为了测量这个间隙或飞行高度，我们经历了三次技术变革。最早是通过信号的强弱来判断。简单介绍一下：在磁头里面集成有一个电阻，当加上一定功率的电流时，电阻会膨胀，使磁头的读写极尖位离碟片近一些。这个膨胀是纳米级别的，基本上和加上的功率成线性关系。所以当磁头的读写极尖位离碟片近时，信号就强一些；反之，信号就弱一些。
这种第一代根据信号强弱来判断的技术很快就被淘汰掉了，因为精度不够，重复性和再现性都达不到要求。其中误判的风险是导致磁头硬性触碟，这是绝对不允许的。
第二代技术的原理是这样的：当磁头读写极尖位离碟片很近时，我们可以探测到碟片的转速有一个微小的变化。通过这个微小的变化，我们可以判定磁头的飞行高度。但是因为硬盘马达的多样性，这种技术在使用中有很大的局限性，也被淘汰了。
第三代技术的原理是用高灵敏度的振动传感器来捕捉判断条件。因为当磁头读写极尖位迫近碟片时，会产生一个振动。传感器捕捉到这个振动，把它转换成电信号，经过处理，便可作为判断依据使用了。这一代技术是比较成功的，可靠性和安全性都比较好，唯一的缺点是对环境的要求比较高：环境噪音的影响需要排除。不过，由于磁头接近碟片时产生的振动是一些特有的频率，通过算法可以把这些频率的波形分离出来，这样就可以做到和环境噪音无关了，除非环境噪音里面刚好包含有相似频率的波形。
结束语：技术进步是永不停歇的！我们也是经历过数年的发展，集合众人的智慧，才走到今天这一步的。每每到了“山穷水尽疑无路”的时候，忽然“柳暗花明又一村”。而新技术，新发明，新专利，新人才的涌现又不断地为我们输入新鲜的血液。技术的开发有时候就是一种境界，“不识庐山真面目，只缘身在此山中”，而克服这种局限性的唯一途径就是：“欲穷千里目，更上一层楼。”
（完）
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