日立 (Hitachi)与日立环球储存科技 (Hitachi Global Storage Technologies，Hitachi GST))公司今日宣布，成功研发出世上最小的硬盘读取磁头 (read-head)技术，预计能将目前的储存容量提高四倍，让台式电脑与笔记本型电脑的硬盘容量将可分别达到4 TB (terabytes)与1 TB (terabytes)。

　　日立研究人员成功将目前磁头的尺寸缩小一半以上，新磁头尺寸在30至50纳米 (nm) 范围内，是常人发丝宽度 (约为70至100微米) 的1/2000。日立的新技术名为CPP-GMR (巨磁阻，全称current perpendicular-to-the-plane giant magnetoresistive) 磁头*1，该项技术预计将于2009年应用于产品中，2011年实现其全部产能。

*1. CPP-GMR：为现有TMR磁头的替代技术，CPP-GMR磁头技术依靠金属而非穿隧式传导，拥有更低的电阻，因此适合高速运转与小尺寸规模。

　　日立表示，我们持续深入研发硬盘技术，是因为我们相信在可预见的未来，没有其它技术具备像硬盘这样大容量与低成本的优势。不论对消费者或是对日立而言，这是项具有意义的成就。我们可藉由该技术推动TB储存时代的发展，且可使消费者不受限制地储存其数字内容。

　　日立相信，CPP-GMR磁头将使硬盘录写密度 (recording densities)从每平方英寸500GB (Gb/in2)提升至每平方英寸1 TB (Tb/in 2)，是目前最高磁录密度的四倍。今年年初，日立环球储存科技推出业界首台1 TB硬盘，其磁录密度为148 Gb/in 2 ；而在目前日立环球储存科技出货的产品中，最高的磁录密度约为200 Gb/in 2，这些产品皆使用现有的TMR (穿隧式磁阻，全称tunnel-magnetoresistive) *2磁头技术。录写磁头与磁盘是控制硬盘微型化发展与容量指数级成长的两种关键技术。

*2. 穿隧式磁阻设备由三层结构组成，中间是绝缘层，两边是铁磁层。当上面铁磁层和下面铁磁层的磁化方向变化时 (平行或非平行)，产生的电流电阻变化称为TMR效应，两种状态间的电阻比称为磁阻比。

　　随着硬盘持续发展，硬盘不仅要储存更多数据，还需把越来越小的数据单位(data bits)录写至磁盘上，为读取这些数据单位，磁头需不断缩小。但随着磁头缩小，电阻提高，不仅增加噪音，也降低磁头正确读取数据信号的能力。

　　硬盘读取操作中需达成高信号输出与低噪音，因此研究人员在开发高效能的读取磁头技术时，力图实现高信噪比 (S/N)。研究人员预测，当录写密度超过500 Gb/in2时，TMR磁头技术将无法保证准确的读取操作。

　　与TMR装置相比，CPP-GMR装置的电阻较低，电噪音虽较低，但输出信号较小。因此，在CPP-GMR技术实际应用前，还需要解决如何达成高输出信号，同时维持低噪音的问题，以提高其信噪比。

　　为迎接此挑战，日立与日立环球储存科技共同为CPP-GMR磁头研发高输出信号技术与低噪音技术。CPP-GMR层使用高电子自旋散射磁膜材料 (high electron-spin-scattering magnetic film material)，以提高磁头的信号输出，同时研发抗损坏的精巧结构与噪音抑制新技术，如此一来，信噪比 (决定磁头表现的重要因素) 将可大幅提升。日立环球储存科技圣何塞研究中心与日立位于日本的中央研究实验室针对磁道宽度为30nm 至 50nm的磁头，分别实现业界领先的30 dB和40 dB的最优信噪比。

　　磁道宽度为50nm的录写磁头预计将于2009年应用至产品中，而磁道宽度为30nm的磁头将于2011年开始在产品中应用。目前出货产品所使用的TMR磁头，其磁道宽度为70nm。

　　1988年，科学家发现GMR效应，而该项研究结果于上周荣获诺贝尔物理学奖。在发现此效应的近二十年后，日立推出CPP-GMR磁头将使人们更强烈地感受GMR技术的影响。

　　发现GMR技术九年后，IBM于1997年首次将GMR磁头应用于Deskstar 16GXP。GMR磁头促使硬盘产业不断提升容量，并于21世纪初进入最快的成长时期，硬盘容量每年都增长一倍。现在尽管磁录密度的成长速度趋缓，但录写磁头技术的进步与其它硬盘创新技术，使得硬盘容量每两年成长一倍。

　　回顾硬盘产业五十一年来的发展，磁头技术的尺寸正不断缩小，磁录密度和储存容量达到空前的成就。第一个硬盘磁头称为感应磁头 (inductive head)，于1956年被RAMAC使用，这也是第一款硬盘，其磁道宽度为1/20英寸，等同于120万nm。目前，CPP-GMR磁头的磁道宽度为1/100万英寸，等同于30nm，尺寸为1956年RAMAC感应磁头的1/40000。