隨著高容量儲存設備的需求日增，硬碟廠商不斷為基本的錄寫技術尋找創新解決方案。其中一大挑戰是如何有效地覆寫原有的資料，這與在不同的操作溫度和讀寫工作週期條件下的原始軟性錯誤率（SER）表現甚為關鍵。

影響覆寫表現的一項重要參數是讀寫磁頭與錄寫磁碟之間的間距，即泛稱飛行高度。飛行高度的主要變數是一個面向錄寫磁碟的凸起讀寫元件。此元件隨著?度及影響錄寫磁碟間距的讀寫工作週期而變化。對歷代較高磁錄密度的產品來說，控制磁頭讀寫元件與錄寫媒體之間間距的問題日趨關鍵。

眾所周知，讀寫磁頭的機械飛行高度在磁碟的不同位置上需不同的操作?度。歷代產品中擁有內建溫度感應器，以監視察操作?度，同時錄寫電流可相應調整來補償磁頭飛行高度及碟片高壓性的變動。加入溫度飛行高度後，凸讀寫元件的變動亦可得到補償。

凸起元件是指在若干參考或公稱?度下，讀寫元件向磁碟表面延伸相對於其初始位置的距離。這些凸起元件的構造材料與讀寫磁頭的其他部分不同，其脹縮的速度亦較快。當資料被錄寫到磁碟時，電流將加到磁頭的錄寫線圈。此錄寫電流有一副作用，是使錄寫元件受熱膨脹，導致磁頭讀寫元件向磁碟進一步凸起。這使得磁頭讀寫元件與媒體之間的實際間距縮短，進而使讀寫穩定性下降。由於凸起的幅度隨著?度而變化，為了保持磁頭讀寫區的?度一致，我們著手研發溫度飛行高度控制功能。

溫度飛行高度控制功能（TFC）

溫度飛行高度控制功能概念是在磁頭結構中嵌入獨立的加熱元件。(圖一)展示磁頭的橫切面，以及加熱器與讀寫元件的相對位置。此獨立加熱器結構提升讀寫元件在凸起幅度的獨立控制，擺脫了讀寫元件於讀寫程序中所產生的影響。為供應所需電流予獨立的加熱元件，必須在前置放大器增添另一電路，以及在磁頭電加入兩條線路。加熱器的電流由獨立的控制功能控制。

(圖二)在磁頭的熱量分佈圖上，顯示當電流加於加熱器元件時，磁頭加熱會使讀寫元件的凸起幅度增加，因而縮短與磁碟的間距。(圖三)及(圖四)顯示加熱器無論加入電流與否，讀寫元件與磁碟之間的間距變動。在磁頭達到穩定?度前有固定的等待時間，因此可在讀寫程序執行前，預先啟動加熱器。當間距已達到穩定的目標值時，讀寫程序便可執行。

(圖五)及(圖六)顯示把電流加於加熱器元件的時間相對於讀寫程序開始的時間。請注意，在錄寫程序期間，當錄寫電流運作時，流向加熱器的電流將減少。因為錄寫元件應用電流將導致?度上升，繼而增加凸起幅度，我們可同時減少流向加熱元件的電流，以抵銷上述影響。其結果是在整段錄寫程序中，讀寫元件與磁碟的間距將保持一致。

《圖一 磁頭結構的橫切面》

《圖二 溫度加熱器啟動時的?度分佈》

《圖三 公稱讀寫元件在溫度飛行高度控制功能調整前的凸起幅度》

《圖四 讀寫元件在溫度飛行高度控制功能調整時的凸起幅度》

《圖五 以溫度飛行高度控制功能進行錄寫程序》

《圖六 以溫度飛行高度控制功能進行讀取程序》

結論

讀寫性能的測試報告顯示用溫度飛行高度控制功能可提升原始軟性錯誤率至0.3 ，提升比率達40％，這代表SER的顯著改善，因而提升整體的硬碟性能及可靠性。使用溫度飛行高度控制功能可使錄寫資料更趨一致，因在整個錄寫程序中，錄寫元件與磁碟之間的間距保持固定的距離，因而覆寫過往資料的效果較佳，且所有資料的SER將更一致化。

此外，在廣泛的?度範圍內達到較一致的數據錄寫表現可使錄寫電流能在不同操作?度下表現更佳。與上一代的產品比較，溫度飛行高度控制功能的鄰近軌道干擾（ATI）表現亦顯著改善。溫度飛行高度控制功能明顯改善其硬碟的數據讀寫程序，且有助工程師在設計Travelstar 5K160時透過保障Travelstar 5K160各數據區塊的錄寫程序貫徹一致，溫度飛行高度控制功能有助工程師最佳化覆寫與ATI之間的設計平衡。這項能精確控制磁碟間距的讀寫元件，將可為客戶帶來更可靠及表現較佳的硬碟。

（作者為日立環球儲存科技行動產品技術支援工程師）