2021.03.25

資料救援一定要在無塵室的重要性

2021/3月

什麼是高潔淨無塵室(Class 100 Clean Room)?
為什麼硬碟需要在無塵室中拆解、檢查?
凌威科技建構有 Class 100 無塵室
資料救援一定要在無塵室?
需在無塵室內才能檢查的硬碟零組件
 

什麼是高潔淨無塵室(Class 100 Clean Room)?

Class 100 Clean Room (高潔淨無塵室) 是WD、Seagate、Toshiba等硬碟原廠組裝硬碟的標準環境,也是晶圓廠經常使用的高等級潔淨設備;硬碟原廠從製造、組裝、測試,皆需都在無塵室中完成,避免空氣中的灰塵汙染到硬碟內部高精密機械零件及磁片。

Class 100 表示每一立方米的空間只容許100顆以下之微塵 (particle),而微塵比空氣中的灰塵還要小,Class 100的高潔淨無塵室在構造上,等於在房子內另外蓋一間房子,有天花板、地板及牆壁;其上方屋頂為整組FFU (Fan Filter Unit)風扇過濾組,下方為高架地板,四面牆面為烤漆鋼板,並且在入口處有 Air Shower (空氣浴塵室) 以潔淨進入者全身的灰塵;因為建材、潔淨度等級及空間大小之需求,Class 100 無塵室造價非常昂貴,一間20m2左右的Clean Room 即約需投資日幣800-1,000 萬左右。

 

為什麼硬碟需要在無塵室中拆解、檢查?


硬碟在無塵室中拆解檢查

硬碟發生故障,尚未釐清故障原因前,若貿然持續通電讓馬達高速旋轉,對磁片的風險是非常高的;最安全的作法是在 Class 100 無塵室中將硬碟上蓋打開, 以不通電方式檢查故障原因,空氣中的灰塵才不會汙染到硬碟磁片。
坊間工作室多數宣稱擁有無塵室,甚至聽聞客人轉述告知工作室業者告知:無塵室位在別處,向他人租賃、借用,並非『自己擁有、定期維護』,無塵室是否符合原廠規格標準仍是未知數,無塵室為一個『空間』,搬也搬不走,建議各位眼見為憑,萬一重要資料交付錯人,導致硬碟愈弄愈糟糕,喪失資料救援機會。


本公司致力向大眾宣導「拆解硬碟」與「無塵室」的關聯性,與如何分辨Class 100 Clean Room 高潔淨無塵室的重要性。
 

凌威科技建構有 Class 100 無塵室


Class-100-無塵室

凌威科技堅持救援品質及成功率,於內湖科技園區廠辦大樓內,耗資建構與硬碟原廠相同最高等級的無塵室,耗資近億,如此高額投資的決心,深表本公司對於客戶硬碟資料的高度重視;保證在救援過程中,客戶硬碟不會遭受汙染及二次傷害,提高資料救援的成功機率及資料安全、保障。
 

資料救援一定要在無塵室?


硬碟在無塵室的組裝過程

硬碟是在無塵室中組裝完成的

硬碟如有物理性故障的問題,便需要使用到無塵室,為什麼資料救援需要用到無塵室,一定要在無塵室中才能執行資料救援呢?因為硬碟是利用2進位磁性儲存原理是將資料用其控制電路透過硬碟磁頭(又名讀寫頭,Read / Write Head),去改變磁片表面上極細微的磁蕊的正負極性 ( ﹢ ﹣ )來加以儲存,所以磁片的完好度相當重要,絕不能受到『污染』。

磁片為了儲存更多的資料,則須將磁蕊製作的愈細愈小,再Coating(濺鍍)到磁片表面上,密度相當高,而硬碟讀寫頭為了能在磁片表面高速來回移動讀取資料,則需漂浮在磁片表面不可接觸;但太高讀取訊號會太弱,無法達到高容量要求,所以需盡可能壓低,其飛行高度(Flying Height)約為 0.5 uin所以磁片表面上須相當光滑平整,任何異物、塵埃均會造成硬碟讀寫頭打傷磁面(限於髮徑的1 %以下)而造成硬碟資料永久性傷害。

所以硬碟的裝配修復製程,全程需在Class 100高潔淨度無塵室內進行,作資料救援也是同理,救援均需在Class 100高潔淨度的Clean Room內,這也是硬碟機要求需在無塵室拆解才安全的原因;磁片出廠時,是完全空白無任何資料訊號存在,需交由各硬碟廠組裝時自行編碼(Servo Track Write)才可使用。

 

需在無塵室內才能檢查的硬碟零組件

硬碟磁頭

硬碟磁頭

磁頭(Head)是由上、下多片讀寫頭固定在同一組磁臂(Arm)上,來回移動時是整組磁臂一起移動,一般讀寫原理是,例如﹕當10MB Data進來時,第1個磁頭先寫4096 Byte(視規格各異),第2 磁頭寫4096 Byte...依此類推,呈垂直讀寫,所以1 支檔案是被分成很多段存在各磁面上,讀取時也是同理;如此多磁頭同時讀寫可達到高速要求,但現在又有更先進的科技出現。

磁臂因需高速來回移動,不可抖動,並精準移至原位址,各磁頭垂直度不可有分毫誤差(限於頭髮的0.001 ﹪寬度),所以磁頭、磁片均不可鬆動或偏角,否則會無法定軌。

目前科技尚無法將誤差的磁頭或磁片調整回原址,因需以3D立體來看X、Y點及各磁頭的垂直點外,還需顧及外徑與內徑的公差,這也是硬碟怕碰撞的原因,更不可能去更換磁頭。

 

馬達軸承

馬達軸承

馬達上裝有1至多片磁片,馬達轉速從5,400 RPM起,到7,200 RPM、10,000 RPM 定速旋轉,為保持其Balance不可抖動,所以Bearing(共分成:滾珠、液態)品質要求嚴謹,需能忍受24H x 365天持續運轉而不磨損、不產生高溫噪音。硬碟組裝時,是依序將馬達、磁片、Voice Coil Motor、磁頭裝上固定後,先測試各磁頭在其所處磁片的Fly Height值,是否合格(約為0.5 uin)。

因為磁頭是利用氣流漂浮在磁片上不接觸的原理,才可在各軌間高速來回移動,但太高讀取訊號太弱,太低會磨損到磁片表面;所以磁片表面上須相當光滑平整,任何異物、塵埃均會使得磁頭打傷磁面而造成Data永久性傷害。

好比車子在高速時,輪胎去撞到大石頭,後果嚴重,所以硬碟的裝配修復全程需在高潔淨度的無塵室內進行,此項安裝作業需用雷射儀器完成,無法使用人工。

 

硬碟磁片

硬碟磁片

各大元件裝畢後,此時磁片因尚無任何磁軌(Sector)存在,硬碟還無法讀取,需經各廠依其規格用專用的Servo Track Writer,透過其磁頭在磁片進行一圈一圈 Embedded Servo 的編碼動作。
100GB=107,374,182,400 Byte / 512Byte=209,715,200 Sector。
因太精細,Servo write 是以雷射控制,不得誤差。因磁片是圓形,內徑較小所以所編出的Sector數量會比外徑少,這是所謂的”Zone Bit Recording”編碼法,這也是最困難的技術。

Embedded Servo 完成後,此時硬碟已可使用,接上電腦 Power On後,磁頭 已可正常定軌,BIOS 已可 Detect 其規格,出現 Sector 值。最後 BIOS 會將 Controller 交由作業系統,只需 Create New Partition 及 Format 就可正式儲存 Data。


 
以上關於硬碟內部高精密零組件的基本原理介紹,讀者應可得知幾項問題需注意:
  1. 磁片不可污染,所以需在Class 100高潔淨無塵室拆解。
  2. 磁頭 、磁片兩者唇齒相依,當初固定後,即用Servo Track Writer將各面磁片作垂直性的Embedded Servo,就不容許再有誤差,只要稍有碰撞,磁頭就無法定軌,所以更不可能將磁頭或磁片拆下或裝至另一同型硬碟。
  3. 磁片 是 2進位磁性媒介,就像錄音帶磁粒只容許一種極性存在,因此只要 磁頭 有電流產生即可改變其原值,所以一台受損的硬碟只要稍有不慎,很容易再被寫入而破壞原 Data。

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