鳥槍換大炮，這新技術有望讓硬盤容量百倍提升
自從人類搗鼓出第一臺計算機開始，咱們對于追尋更高容量儲存空間這事兒，就一刻也沒停歇過。
哪怕到了?2025?年，各位電腦前的「倉鼠黨」們是不是還在為學習資料的住房問題操碎了心？
畢竟誰不想給所有「學習老師」一個寬敞明亮、永不拆遷的學區房呢！
最近英國曼徹斯特大學聯合澳大利亞國立大學在《自然》雜志上扔了個科技炸彈。
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」固態硬盤（SSD）和機械硬盤（HDD）。
其實經過這么些年的發展，它倆存儲容量相較過去已經有了非常大的提升。
SSD?主打一個簡單粗暴，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，代價嘛就是房間「磨損」快了點、體驗差了點。
這「隔間」技術，也就是我們經常聽到的?SLC, MLC, TLC, QLC?閃存顆粒。
其中，SLC?顆粒妥妥的是單身貴族公寓，其一個房間（基本儲存單元）中只住?1?人（1bit?數據）。
這種方式意味著生活干凈（數據簡單），進出家門超快（讀寫速度快，延遲低）。
且因為只有一個人住，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?10?萬次以上。
但它的缺點也很明顯，一個人住人均房租自然就高（成本高），且一整棟樓能入住的總人數少，即數據密度低，硬盤容量很難做大。
MLC?則可看做是小情侶/基友合租小窩，一個房間可住兩人（2bit?數據）。
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也更多了（數據密度翻倍，容量更大）。
當然，由于兩個人住，房間東西變多，進出相比單人麻煩一些（讀寫速度和延遲比?SLC?更差）。
同時房間磨損自然也要比一個人住快得多，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，單個房間容納?3bit?數據，存儲密度再次得到提升。
相應的其性能較?MLC?差一些，擦寫壽命也衰減至?1000?次左右。
至于?QLC?顆粒，單個存儲單元變成了?4bit?數據，密度更高，性能、壽命則衰減到了一個不可忽視的水平。
這也是為啥咱們一直強調盡量不要選擇?QLC?顆粒?SSD?的原因。
除了「隔間」技術外，SSD?提升容量還得靠「蓋高樓」——3D NAND，即儲存單元采用?3D?堆疊的方式。
例如三星、海力士等最新?3D NAND?堆疊層數已突破?300?層，國產長江存儲也已具備量產?294?層?3D NAND?芯片。
美光稍微拖后腿一點，最新量產為?232?層?3D NAND。
關于?SSD?的未來，3D NAND?高樓繼續往上蓋唄，反正只要工藝進步了，主控芯片性能跟得上，那么這招依然簡單粗暴有效。
說回機械硬盤，它想要提升存儲容量，無非得在盤片儲存密度以及盤片數量方面下功夫。
決定盤片存儲密度的關鍵參數是磁道數量，道理咱都懂，磁道越多，能容納的數據便越多。
但受限于機械磁頭尺寸的限制，盤片磁道不可能無限縮小，單個盤片上磁道數量瓶頸也就始終有限。
于是在原本傳統垂直記錄磁盤的基礎上，廠商又開發出了疊瓦盤這一技術。
相比前者，后者將盤片上相鄰磁道進行部分重疊，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磁道的數量，變相提升了存儲密度。
由于部分重疊的存在，磁頭在寫入時會同時覆蓋兩條磁道，因此會增加額外的擦除復寫操作。
除了會降低硬盤性能外，其壽命、穩定性通常也遠不如傳統垂直盤。
總結來說，甭管是?SSD?還是?HDD，擴容這事兒，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：
現代硬盤由一群原子湊成個基本存儲單元才能存?1bit?數據。
而單分子磁體材料特點在于可以做到單個分子結構獨立儲存數據，無需鄰近分子的幫助，這意味著可以帶來超高的存儲密度。
根據介紹，這種材料技術有望將硬盤存儲容量提升至現有水平的?100?倍。
不過嘛，單分子磁體材料需在低溫環境（約零下173攝氏度）運行，目前來看貌似只有廣泛以液氮為冷卻劑的數據中心才能滿足。
等應用到個人消費領域，恐怕還有很長的路要走……
資料、圖盤來源：《自然》雜志、網絡。
本文編輯：@ 小憶
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