IBM談硬碟五十年：一部人類文明史

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今年9月13日，硬碟已屆半百之齡。除了硬碟廠商歡欣鼓舞、重申硬碟不會死亡外，對一手催生硬碟、如今專注企業儲存市場的藍色巨人而言，有更多好談的故事。「硬碟發展至今，簡直就像從石器時代走到現在，」IBM全球儲存系統行銷副總裁Elly Keinan於今（19）日在澳門舉辦的亞太區2006年儲存系統年會上表示。
　　從IBM整理的資料可以發現Keinan的說法一點也不誇張：世界上第一款磁碟機(magnetic drive) RAMAC（名為IBM 305）是IBM在1956年所創，重達一噸，只能容納5MB的資料。而該公司在今年九月推出的DS8000 Turbo儲存設備，儲存容量已經達到了320TB。
　　用更實際的方法來比喻兩者的差距：IBM 305只能存放一幅達文西名畫的數位影像檔，而DS8000 Turbo，可以把古根漢、大都會美術館裡面所有的畫作通通存放在裡面。IBM 305可以存放一部莎士比亞全集，DS8000 Turbo則可以裝下7千6百萬部。
　　「過去這五十年，儲存技術的革新實在太大。而且，如果回頭去看和硬碟一起演進的人類史會發現：哇，自己還真老，」Keinan說。
　　Keinan以「從石器時代到儲存設備（From StoneAge to StorAge）」來比喻硬碟在人類歷史上佔有的地位：1956年IBM 305誕生，同年第一款電視遙控器面市；1961年東西德築起了柏林圍牆；1963年IBM 1311可移動式磁碟問世；1969年阿姆斯壯登陸月球；1970年世上第一款磁碟片現身；1971年錄影機問世；1979年新力（Sony）推出了Walkman，前者也成為了隨身聽的代名詞。
　　隨後，1981年，IBM推出個人電腦（PC）；1983年，手機正式商品化；1992年，全球資訊網（World Wide Web, WWW）問世；1996年，複製羊桃莉誕生；2000年SATA硬碟和達康（.com）興起；2001年第一款把硬碟放進隨身裝置、並且重新振奮蘋果電腦股價的iPod問世；2002年iSCSI 架構浮上檯面。
　　不過，儘管硬碟技術日新月異，並且熬過了這五十年的挑戰，IBM還是將重心放在企業用戶所用的硬碟——儲存設備之上。該公司在2003年將硬碟事業部門出售予日立（Hitachi）。隨後在2004年售出個人電腦事業部門予大陸品牌聯想，引起市場一陣嘩然。種種的跡象都象徵著這個藍色巨人已然意識到，個人系統微利時代來臨，企業用戶的玩具才有利潤可逐。
　　在企業內部的數位內容每年以倍數成長，加諸法規遵循等因素驅動企業用戶開始重視儲存設備，IBM認為把焦點放在儲存事業的決定完全正確。
　　「現在我終於能和我太太解釋，我在做的工作究竟是什麼了。五年前根本沒人懂得什麼是儲存，」IBM系統科技事業群儲存及軟體架構副總裁Jai Menon說。
未來硬碟技術
　　催生史上第一顆硬碟的IBM，表示未來五十年可預見的硬碟樣貌，將是往奈米技術邁進。
　　現行的硬碟儲存技術才剛從水平錄寫轉向垂直錄寫（perpendicular recording）。所謂垂直錄寫，顧名思義是將資料位元垂直排列於碟片上，而非現有縱向記錄技術所採用的水平排列方式，目的便是為了達到更高的硬碟機資料密度和儲存容量。其與採用縱向記錄技術之硬碟產品，包括所使用之磁頭、製程，以及碟片皆有所不同。
　　垂直錄寫帶來的最大好處是讓更多的資料擠進有限的區域，達到更高層級的硬碟機資料密度和儲存容量。舉例來說，以一吋硬碟而言，之前最大容量上限為8GB，採用垂直錄寫技術可望提升其至12GB。此外，也由資料密度大幅提昇，可減少所需的儲存磁片數量，意味著加快了讀取速度以及減少所需的耗電量。
　　硬碟廠商希捷（Seagate）北亞區技術行銷經理朱秋男表示，在硬碟錄寫技術轉進到垂直讀寫後，意味著硬碟等於又跨入了一個新的生命週期。
　　「持續擴充的容 量優勢讓前者至少在五、六年間不會被淘汰，」朱秋男說。以現有的桌上型電腦用硬碟為 例，可望在三年之內，容量由750GB提升至2TB；至於筆記型電腦所用的2.5吋硬碟，容量也可望由160GB成長至500GB。
　　但是在垂直錄寫之後的主流硬碟儲存技術為何？是各家硬碟儲存廠商都想問的問題。身為儲存市場的開山祖師爺，IBM在該公司第一款、也是人類史上第一顆硬碟產品IBM 305 RAMAC問世五十週年之際，在2006年亞太區儲存系統年會上再企圖描繪接下來五十年間的硬碟技術樣貌。
　　IBM全球儲存系統行銷副總裁Elly Keinan直指，惟有奈米技術能夠突破現有硬碟儲存容量每年最多成長45%的困境。
　　「未來硬碟發展方向是，用更精密的奈米技術，在一個一角硬幣（dime）大小的裝置上，存放10TB左右的資料，」 Keinan說。
　　好處除了提升每單位的儲存容量外，可預見的應用方式是，未來的硬碟讀寫頭可在同一區域裡，反覆讀寫資料上千次。
　　「IBM的想法是，這種技術已經大量用在衣服、化妝品、甚至身體乳液裡了，接下來總該輪到硬碟，」Keinan說。
　　其他的硬碟廠商還有別的想法。展望2011年前後的新技術：希捷希望首先採用一種名為「熱輔助磁性寫入」(heat-assisted magnetic recording)的技術，對儲存單元進行加熱；日立則希望首先採用名為「規則媒介」(patterned media)的技術。在這種技術中，儲存資料的單元會宛如「點」一樣彼此相互獨立。
　　「20年後，我們可能把1兆位元組塞入一個1吋的硬碟，」 日立說。
多項儲存技術研發中
　　不過在2003年宣佈將硬碟事業部門售予日立（Hitachi），宣示專注在企業儲存市場的IBM，沒有計畫再涉足硬碟事業。取而代之的，是全力以赴往硬碟儲存系統的技術精進。
　　「IBM追求的硬碟儲存系統，除了長容量以外，也長智慧。」IBM系統科技事業群儲存及軟體架構副總裁Jai Menon說。他表示目前IBM實驗室裡有數項在進行的研發計畫：
　　首先是智慧型資料儲存設備（Intelligent Data Storage），這是意欲讓儲存設備可以透過諸如後設資料（Meta data）等資訊，進一步監控、配置、管理資料。
　　另外還有具有咚隳芰Φ膬Υ嫦到y（Storage Systems That Compute），藉由搭載高效能處理器，儲存設備具有邏輯分割技術，等於在上面架設了虛擬化伺服器。可以加快應用程式的咚銜r間。
　　最後一個計畫則無疑讓藍色巨人再進一步遠離硬碟事業。Menon表示，一項儲存等級的記憶體技術（SCM, Storage-Class Memory）研究，意欲用來取代儲存設備裡的硬碟和快閃記憶體，除了具有高可靠性外，也能加快系統的開機速度。
　　「最先看到的應用，是SCM在五年之內取代手機裡面的快閃記憶體；進駐儲存設備裡面取代硬碟也指日可待，不過沒有那麼快，大約在2012年到2015年之間，」Menon說。
　　「可以預見，到時候系統開機的時間，不再會是以分鐘來計算，而是兩秒鐘之內，」他說。
硬碟問世50年 儲存容量成長5千萬倍
　　自1956年第一顆硬碟誕生以來，每英寸磁碟空間可儲存的資料數量，已增加達5,000萬倍。
　　在今年9月13日，硬碟已屆半百之齡。根據硬碟廠商日立環球儲存（Hitachi）提供的資料，過去這半個世紀硬碟機技術突飛猛進：世上第一款磁碟機(magnetic drive) RAMAC是IBM在1956年所創，重達一噸，只能容納5MB的資料，還要用到50個周長24吋的磁盤。隨著IBM在2003年出售硬碟機業務予日立，昆騰為邁拓（Maxtor）併購、希捷（Seagate）又在今年收購前者等，硬碟市場除了大者恆大以外，硬碟儲存容量亦增長到令人咋舌，以日立的Deskstar 7K500為例，硬碟機的最高容量已達500GB 。
　　成本亦急遽下滑：1956年，RAMAC 硬碟機的生產成本為50,000美元或每MB 10,000美元。今天，3.5英吋硬碟機每GB的成本僅為0.50美元。
　　除了硬碟容量大躍進的擴增外，硬碟還有很多故事好談。事實上硬碟曾一度被認為走到盡頭：受到PC邁入微利時代影響，硬碟的毛利亦持續下滑；另一雪上加霜的是，硬碟容量成長開始走回頭路。
　　從1956年首次問世硬碟以來，一直到1991年間，儲存盤的密度每年提高約30%。接著在1991年至1997年間大約攀升到每年60%，到了1997至2001年間，每年成長一倍。但是在2003年的時候，成長曲線開始走回頭，儲存密度的成長大約是每年40至60%。
　　上述種種原因，推測即是擁有許多硬碟專利技術的始祖IBM，在2003宣佈退出硬碟市場的主因。
　　不過在蘋果電腦的MP3隨身聽iPod裡面放進了日立的1.8吋硬碟，除了讓蘋果再度聲名大噪外，也讓硬碟開始擁有除了PC市場以外的舞台。2004年間隨著各家硬碟廠商紛紛投入生產1吋以下的微型硬碟，標榜超過4GB以上的儲存容量是微型硬碟成本勝出快閃記憶體之處，攻城掠地了不少MP3隨身聽、可攜式多媒體裝置等以往為快閃記憶體市場後。硬碟自此正式宣告大放異彩。
　　雖然快閃記憶體也不是省油的燈，表示在單位成本下滑驅動下，快閃記憶體將取代硬碟進駐筆記型電腦成為儲存媒介，但是硬碟廠商老神在在。
　　「每年都在談快閃記憶體單位成本持續下滑，終有一日取代硬碟。但是別忘了，硬碟下滑的幅度更快，而且看起來是硬碟取代了快閃記憶體，」希捷表示。
硬碟的第二個50年？
　　沒有人可以打包票屆時的硬碟技術會演變到什麼地步。可以確認的是，從去年下半年硬碟廠商競相推出的垂直錄寫（perpendicular recording）技術，將能讓硬碟容量在未來三年維持翻兩番的榮景。
　　根據希捷北亞區技術行銷經理朱秋男表示，以現有的桌上型電腦用硬碟為例，可望在三年之內，容量由750GB提升至2TB；至於筆記型電腦所用的2.5吋硬碟，容量也可望由160GB成長至500GB。
　　其競爭對手日立也有類似計畫。外電報導，日立預計2007年上半年推出容量達1TB的3.5吋硬碟。在2009年桌上型電腦用的3.5吋硬碟就可達到2TB；筆記型電腦用的2.5吋硬碟則可達400GB；小型1.8吋硬碟也有200GB的容量。 不過業界已經開始爭論哪一種技術將取代垂直儲存。因為目前一般的認知，是硬碟儲存將在2011年左右達到理論上的最大儲存密度：約每平方英吋1TB。
　　展望2011年前後的新技術：希捷希望首先採用一種名為「熱輔助磁性寫入」(heat-assisted magnetic recording)的技術，對儲存單元進行加熱；日立則希望首先採用名為「規則媒介」(patterned media)的技術。在這種技術中，儲存資料的單元會宛如「點」一樣彼此相互獨立。
　　外電報導，日立的想法是：「20年後，我們可能把1兆位元組塞入一個1吋的硬碟。」
　　撇開技術內容不談，硬碟的產能正在急遽成長中。根據硬碟產業分析 DISK/TREND 近期資料顯示，整個硬碟產業在過去50年的總出貨量才達到 20 億顆。預測硬碟的產量將在未來5年內超越過去50年整個產業的出貨量。

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