傳統硬碟機是為了在溫度適宜、濕度穩定、且較無強烈震動的室內環境提供可靠的作業所設計。相對而言，戶外和行動儲存環境則必須承受酷熱、零下的低溫、濕度侵襲、以及強烈震動等條件。而在海拔數哩的高山中，這些嚴峻的考驗都可能會出現。

因此，對於工程師而言，要將硬碟機儲存效益帶到戶外和行動環境之中，如汽車、工業PC、野外運算和軍事應用等，確為一項艱難的挑戰：當硬碟機面臨這麼多嚴苛的挑戰時，如何維護一致的效能和可靠性？

或許，解決的方案就是針對此用途設計新型硬碟機，結合特殊技術，使硬碟機得以承受戶外和行動儲存部署中，所可能面對的極限溫度、震動、撞擊、高度和濕度等困境。強固型硬碟機如Seagate EE25 系列，提供了完備的功能，以確保在惡劣環境下仍得以維護可靠的效能。

我們可以從硬碟機的作業方式來了解這項挑戰的艱難。硬碟機的讀寫頭貼近碟片表面，利用磁力來儲存和讀取硬碟機碟片上的資料。讀寫頭距離快速旋轉的碟片僅僅數奈米，就如同一架波音747客機以每小時600哩速度，在距離地面僅六吋的高度飛行，如(圖一)所示。

《圖一　硬碟機飛行高度和一般環境污染物質的比較》

許多不利的環境條件可能造成破壞，阻礙硬碟機達到最佳傳輸效能、可靠性和資料完整性。以下將扼要地討論戶外或行動儲存硬碟機所面對的嚴峻環境挑戰，以及新一代的強固型硬碟機如何藉由創新設計與技術來克服這些障礙。

溫度

新一代強固型硬碟機採用的技術之一：垂直錄寫（perpendicular magnetic recording；PMR）。PMR提高了每一碟片的儲存容量，並且達到較高的寫入場(write field)，改善了媒體的熱穩定性(比較不會發生熱衰退)。事實上，PMR提供了更多設計餘裕，能夠在硬碟機的各種操作溫度之下，維護一致的效能和可靠性。

此外，硬碟機製造商可以運用改良後的機電材料，加上強化的韌體技術，在極限溫度中達到更穩定的讀寫效能。除了韌體之外，更精密的溫度感測硬體也能協助硬碟機更精確的感應和適應溫度變化。硬碟機的這項溫度輸出也可以傳送至控制作業的主機。

另一項強化硬碟機對於極限溫度之耐受性的材料，就是使用於液體軸承動力馬達（fluid dynamic bearing；FDB）的新低黏度潤滑液。這項新材料確保馬達在極低溫下達到適當的轉速，且高溫時仍可以維持穩定性（蒸發阻抗能力）。由於這種潤滑液是為了配合具有極精密公差（tolerance）的軸承作業而開發，所以在高溫下也能維持傑出的油膜強度（film strength）。

震動

戶外和行動硬碟機提供野外儲存之功能，因此必須具備比傳統硬碟機更強韌的耐震設計。藉由先進硬體／韌體技術，新的強固型硬碟機於發生震動時能夠更正確的感應振幅和特性（同步或異步／橫向或縱向)，並根據這些資訊調整其應對方式。

撞擊

根據撞擊時間的長短，可區分為二種基本的類別：短暫衝擊(重大且劇烈的撞擊，如同硬碟機直接掉落在一個堅硬的桌上)和長時間衝擊(比較柔軟而緩慢的衝擊，如掛載硬碟機的車子壓過路上的坑洞)。

新強固型硬碟機採用較堅固的架構材料和精密的撞擊感應器，能進行智慧型監控並於發生重大撞擊時暫停資料寫入，因此改善了長時間衝擊承受力，維護短暫衝擊下的穩固性。由於撞擊因應動作的執行非常迅速，使用者不會感受到任何差異；即使車子行駛在坑坑洞洞的路面上，較大容量的快取記憶體仍可以確保維持流暢的視訊串流。

高度

高度(或溫度)改變造成的空氣密度變化，會影響硬碟機讀寫頭的飛行高度。一個物件的磁場強度會隨著距離的增加而快速下降；這個原理適用於讀寫頭的磁性和碟片表面的磁位元。因此，為了達到有效率且可靠的讀寫資訊，讀寫頭必須和碟片維持非常貼近且一致的距離。

對於周遭氣壓變化更具耐受性的設計改良，能夠在極限高度環境提供較穩定的效能。希捷甚至已在世界最高峰(聖母峰)進行過高海拔／低氣壓環境下的硬碟機效能評估。

濕度

濕度的提高會導致空氣內含過多濕氣，對於硬碟機內部的機電元件造成負面影響。因此，硬碟機製造商投注很大的心力，確保濕氣和其他污染物不會折損效能和可靠性。

結語

硬碟機是相當複雜的系統，而創新技術、材料和架構，大幅改良了今日的強固型硬碟機儲存。公司可以利用新的測試法模擬嚴酷的環境條件(遠比標準硬碟機測試更嚴苛)，以結合專為極限環境設計之強固型硬碟機所帶來的可靠性和耐用優勢。

---作者為Seagate希捷科技資深工程經理---