介紹液態軸承的文章 
 

這是一個保證熱乎乎的新型科技,Seagate稱這種馬達為Hydro-Dynamic 
Bearing,IBM及Fujitsu稱它為Fluid Dynamic。不論它們的名稱是什麼, 
它們事實上都是指同樣的一個馬達,其跟傳統鋼珠型軸承(Ball Bearing 
)主軸馬達的不同,即在於它所使用軸承。現存於市場的硬式磁碟機都使 
用鋼珠型軸承馬達,它是利用8到12顆 
鋼珠來支撐馬達的重量,也就是說,它一轉動就會產生金屬表面的磨擦, 
鋼珠在轉動 的時候就會產生磨損(run out)。這種特質隨著馬達轉速的 
越來越高,抗震能力的要求越來越高,儲存容量越來越高(其磁軌密度越 
高),事實上也出現了力有不逮之處。 

液態軸承與鋼珠軸承的最大不同,在於它使用油膜取代傳統的鋼珠, 
也就是說 它在轉動的時候並未出現金屬接觸,理論上就不會有磨損 
的問題。液態軸承馬達又下列優點: 
1.使用油膜代替鋼珠,使得其軸承能夠有效的吸收外來的震動,保 
護軸承表面。使得它所能承受的撞擊力,由鋼珠軸承最高的150G提 
高到1,200G。 
2.無金屬表面接觸,它所產生得噪音、熱(溫升)、磨損,也就沒有 
傳統鋼珠軸承的那麼嚴重。 
3.理論上來說,液態軸承的壽命是無限長(無磨損)。 
4.雖然在其它機電應用上,已經有20,000RPM的鋼珠軸承馬達出現, 
不過目前 
應用 於硬碟機上的10,000RPM主軸馬達,已經接近極限了。主軸馬達轉速、 
儲存容量要進 一步地再往上發展,必須藉助於液態軸承馬達。 
談了這麼多的液態軸承馬達的優點,您可能會問:那些硬碟機是使用這種新型 
的主軸馬達?如果沒有意外的話,Seagate的9.1GB的7,200RPM ATA介面硬碟機 
Medalist Pro,將會是第一台使用這種主軸馬達的桌上型電腦硬碟機,IBM及 
Fujitsu也會將 之使用於該公司所出品的2 1/2”硬碟機上。至於它是不是像 
理論上所講的那麼傑出,恐怕有待實際的驗證了。 
◆電路整合程度越高 
磁碟機電路板上的積體電路數目,將會進一步減少。以今年新出廠的硬碟機來 
看,由於客戶化積體電路的發展,一片電路板上您將會看到只有3個IC,就可以 
完成磁碟機所需要的所有作業。積體電路大型化所帶來最明顯的好處,就是零 
件數目大幅度減少。電路上零件越少,所代表的意義就是,它故障的機率會較 
以往更低(產品可靠度越高),零件成本也會越低,而且電路板的面積也會更 
小,所需的電源損耗也 就會越低(所產生的溫升更少)。 

◆磁頭移出磁碟表面停放(Ramp Loading) 

這不是很新的設計,可是隨著它的設計理論得到新一步的驗證,這種設計將會 
越來越普遍,尤其是在使用環境比較惡劣的可攜式計算環境中。目前大多數的 
磁碟機 
在關機的瞬間,它的自動停車機制(Auto Parking mechanism)會自動將磁頭 
送到磁碟表面的最內圈部份停放。這樣的設計,當磁碟機在運送過程中,外力 
的震動都有可 能導致磁頭與磁碟表面因為相互碰撞而產生損壞,此外過強的外 
力撞擊也可能使得磁 頭跳脫到磁碟表面的資料區域。此外,在磁頭起飛與降落 
時也多可能產生無可挽回的 撞毀後果,而且磁頭停放在磁碟表面所產生的磁頭 
黏著(Stiction)於磁碟表面,也 一直是磁碟機業者的一個揮之不去的夢魘。 

最早提出將磁頭驅動臂於停機的時候,整個移離磁碟表面的是2 1/2”硬碟機 
的發明者-Prairetek公司所首先提出來的,不過這個公司還沒將產品真正推出 
上市,就已經宣布謝謝收看了,其後由Prairietek的工程業務人員,接合日本 
及台灣的資金所成立的Integral公司,首先將這種設計應用在該公司的磁碟機 
上,經過幾年的實際使用與市場驗證,證明當初的設計是可行的,於是去年IBM 
自Integral取得授權,也開始將這種設計放入該公司的2 1/2”硬碟機上面。 
講了半天,您可能還是對Ramp loading較傳統的磁頭停車機制有那些優點還 
是霧叉叉,博土還是將其優點摘要如下: 

a.提供較高的非作業抗震能力(Non-operating Shock)。由於它是將磁頭完全 
脫離磁碟表面,因此它可以提供較高的非作業的抗震能力,目前使用此一設計的2 
1/2硬碟機,都至少可以達到500G的Non-operating shock。 

b.允許更低的磁頭飛行高度。使用此一機制,磁頭在起飛與降落時並不需要在 
磁碟 表面進行,它是等到主軸馬達已經轉到一定的轉速之後,才將磁頭載入 
(load)磁碟 表面,因此避開了磁頭起飛與降落那段最不穩定的時期,可以 
允許磁頭以更低的飛行 
高度進行。磁頭飛行越低,則其記錄密度也就越高。 

c.允許使用更平滑的磁碟片。太平滑的磁碟表面在傳統的磁碟機上,會產生 
磁碟機業界的惡夢stiction現象,可是磁碟表面不平滑的話,磁頭的飛行高 
度就不能太低,否則磁頭就有撞毀之虞。如我們在前面所說的,磁頭的起飛 
與降落都不是在磁碟表面上進行,在任何時間內磁頭與磁碟表面都未曾接觸 
在一起,自然也就無所謂的 stcition 的問題存在。 


d.電源損耗更低 - 相較於傳統的磁頭磁碟介面在馬達啟動時,需要較大的電 
流來產生較大的扭力,Ramp loading機制是沒有這種困擾的。