凌威科技有限公司_专业硬盘资料救援

硬盘(Hard Disk or Fix Disk))是高科技、高精密产业,集电子半导体、激光光学、精密机械、高等物理化学等科技。当前PC很多周边产品在许多国家均可制造,唯独CPU和硬盘只有美、日商有能力制造,可见制造难度。硬盘因其产业结构庞大涉及尖端科技,所以美国原厂对硬盘技术管制严格,一般无法轻易取得关键技术。

硬盘是利用2进位磁性保存原理是将资料用其控制电路透过硬盘读写头(Read / Write Head ),去改变软盘上表面上极细微的磁蕊的正负极性 ( ﹢﹣)来加以保存,所以这几片软盘就相当重要。而软盘为保存更多的资料,则须将磁蕊制作的愈细愈小(类似相机底片的感光颗粒),再Coating (溅镀)到软盘表面上,密度相当高,而硬盘读写头为了能在软盘表面高速来回移动读取资料,则需漂浮在软盘表面不可接触,但太高读取讯号会太弱,无法达到高容量要求,所以需尽可能压低,其飞行高度(Flying Height)约为 0.5 uin (可比喻成一架大型747客机其飞行高度须保持在1 Inch而不可坠毁)所以软盘表面上须相当光滑平整,任何异物、尘埃均会造成硬盘读写头打伤磁面(限于发径的1 %以下)而造成硬盘资料永久性伤害。所以硬盘的装配修复全程需在Class 100高洁净度的Clean Room (无尘室)内进行。

硬盘零件大致分为,软盘(Media)、读写头(Read Write Head)、马达(Spindle Motor & Voice Coil Motor)、底座(Base)、电路板(PCBA)等几大项组合而成。

 

Media的基板是金属或玻璃材质制成,为达到高密度高稳定的质量,基板要求表面光滑平整,不可有任何暇疵,将磁粉Coating 溅镀到基板表面上,最后再涂上保护润滑层。此处有2项高科技,一为如何制造出不含杂质极细微的磁粉;二为如何将磁粉均匀的Coating上去。

以3.5”Media计算,其内径为25mm,需扣掉最外及最内圈不保存Data的部分,实际只剩20mm。软盘是以2进位磁性保存,涂布极细磁粉,一磁粉只呈带电or不带电,“+” or “﹣”
一粒磁粉=1Bit
8Bit=1Byte
1Mb=1024 x 1024=1,048,576Byte
1GB=1,048,576 x 1,024=1,073,741,824Byte
100GB=107,374,182,400Byte x 8Bit =858,993,459,200 Bit (磁粒)

(1个Bit记录0或1,8Bit只可记录一个字符如A、B或C…。事实上不是以Bit为单位,在此为求简单易懂,故以Bit形容。)

可见其密度相当高,所以Media不可有任何污染,全程制造均需在Class 100高洁净度的Clean Room内,这也是硬盘机要求需在Clean Room才能拆解的原因。Media出厂时,是完全空白无任何资料讯号存在,需交由各硬盘厂组装时自行编码(Servo Track Write)才可使用。

Head 是由上、下多片读写头固定在同一组Arm上,来回移动时是整组Arm一起移动,一般读写原理是,例如﹕当10MB Data进来时,第1个Head先写4096 Byte(视规格各异),第2 Head写4096 Byte,依此类推,呈垂直读写,所以1 支文件是被分成很多段存在各磁面上,读取时也是同理,如此多磁头同时读写可达到高速要求,但现在又有更先进的科技出现。

Arm 因需高速来回移动,不可抖动,并精准移至原地址,各Head垂直度不可有分毫误差 (限于头发的0.001 ﹪宽度) 所以 Head、Media均不可松动或偏角,否则会无法定轨。当前科技尚无法将误差的Head或Media调整回原址,因需以3D立体来看X、Y点及各Head的垂直点外,还需顾及外径与内径的公差,这也是硬盘怕碰撞的原因,更不可能去更换Head

Spindle Motor上装有1至多片Media,以7,200或10,000 RPM 定速旋转,为保持其Balance不可抖动,所以Bearing(分滚珠、液态)质量要求严谨,需能忍受24 H x 365 Days持续运转而不磨损、不生成高温噪音。

硬盘组装时,是依序将Spindle Motor、Media、Voice Coil Motor、Head装上固定后,先测试各Head在其所处Media的Fly Height值,是否合格﹖(约为0.5 uin)

因为Head是利用气流漂浮在Media上不接触的原理,才可在各轨间高速来回移动,但太高读取讯号太弱,太低会磨损到Media表面,所以 Media表面上须相当光滑平整,任何异物、尘埃均会使得Head打伤磁面而造成Data永久性伤害。似车子在高速时轮胎去撞到大石头,后果严重。所以硬盘的装配修复全程需在高洁净度的无尘室内进行。此项安装作业需用激光仪器完成,无法使用人工。

各大组件装毕后,此时Media因尚无任何Sector存在,硬盘还无法读取,需经各厂依其规格用专用的Servo Track Writer,透过其Head在Media进行一圈一圈 Embedded Servo 的编码动作。

100GB=107,374,182,400 Byte / 512Byte=209,715,200 Sector。
因太精细,Servo write 是以激光控制,不得误差。因Media是圆形,内径较小所以所编出的Sector数量会比外径少,这是所谓的Zone Bit Recording编码法,这也是最困难的技术。

Embedded Servo 完成后,此时硬盘已可使用,接上计算机 Power On后,Head 已可正常定轨,BIOS 已可 Detect 其规格,出现 Sector 值。最后 BIOS 会将 Controller 交由操作系统,只需 Create New Partition 及 Format 就可正式保存 Data。

以上基本原理介绍,读者应可得知几项问题需注意:

  • Media不可污染,所以需在Class 100高洁净度的Clean Room拆解。

  • Head 、Media两者唇齿相依,当初固定后,即用Servo Track Writer将各面Media作垂直性的Embedded Servo,就不容许再有误差,只要稍有碰撞,Head就无法定轨,所以更不可能将Head或Media拆下或装至另一同型硬盘。

  • Media 是2进位磁性媒介,就像录音带磁粒只容许一种极性存在,因此只要 Head 有电流生成即可改变其原值,所以一台受损的硬盘只要稍有不慎,很容易再被写入而破坏原 Data。