多年來，人們一直在談論摩爾定律，以及計算機半導體的功率和記憶體每18個月翻一番如何推動技術進步。但在馬克·克萊德看來，另一種力量至少同樣強大，甚至更強大：將盡可能多的位元塞進不斷縮小的磁性硬碟驅動器中。
這位61歲的工程師可能有所發現。自從1956年推出磁碟驅動器以來，其記錄資訊密度已從微不足道的2000位元飆升至1000億位元（千兆位元），全部擠在一個平方英寸的小空間內。這代表著5000萬倍的增長。即使是摩爾的矽晶片也無法誇耀這種進步。
克萊德並非貶低更快的計算機處理器的重要性，但他說，至少，這兩種數字元素彼此需要。如果沒有不斷地將位元擠壓到不斷縮小的硬碟驅動器上，我們今天和明天的資訊世界將會陷入停頓。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
資訊儲存一直是克萊德職業生涯中最關注的領域。作為卡內基梅隆大學資料儲存系統中心的創始人和主任，以及現在作為硬碟驅動器製造商希捷科技的首席技術官，他經常率先突破，提高了硬碟密度（並加速了其相應的價格下降）。但如今，他說，完全出乎意料的趨勢正在興起：更小、高容量的驅動器不僅催生了新產品和新應用，還催生了全新的行業。
“誰會預料到手持數字音訊播放器的成功？”克萊德問道。“我們完全沒有預見到iPod的到來。”現在，他指出，“磁碟驅動器正在汽車的GPS系統中出現，並使我們能夠在TiVo和數字有線電視系統上錄製和播放高畫質電視。”
這些裝置可能會將摩爾定律降至次要地位。“今天，硬碟驅動器上可以獲得的資訊密度對於實現新應用比半導體技術的進步更重要，”克萊德評論道。如果沒有它們，蘋果電腦公司的iTunes音樂商店就不會售出數億首歌曲，按需電視仍將是一個白日夢。
但在克萊德看來，這些新服務僅僅是開始。現在，微小、大容量的硬碟驅動器正在取代低容量的快閃記憶體卡，後者使用帶電電晶體而不是移動部件來記錄資訊。很快，硬碟驅動器將遷移到手機、照相機、PDA、汽車和日常家用電器中。“在幾年內，美國普通消費者將在他經常使用的裝置中擁有10到20個磁碟驅動器，”克萊德預測。這些進步迫使製造商變得更加靈活，因為他們的市場正在擴大。為Xbox或汽車的診斷系統最佳化驅動器與為翻蓋手機建立超薄、堅固的一英寸驅動器截然不同。
克萊德在20世紀70年代開始探索數字儲存，當時他在加州理工學院做博士後研究。後來，他在IBM托馬斯·J·沃森研究中心工作了五年，在那裡他研究了磁泡儲存器，它透過磁化釓鎵石榴石上的小圓圈來記錄資料。當他在1978年加入卡內基梅隆大學時，克萊德繼續他的磁泡儲存器工作，但很明顯，這項技術在巡航導彈和其他利基應用中使用，作為主流產品面臨著一個障礙：釓鎵石榴石很昂貴。當新興的個人計算機行業將硬碟驅動器作為其首選儲存裝置時，克萊德改變了方向，在1982年召集了一個硬碟驅動器行業專家會議，並要求他們說出他們最大的研究需求。接下來，他說服了IBM和3M等企業支援開發這些技術的努力。1983年的結果是：磁技術中心（MTC），美國唯一的同類機構。在接下來的五年裡，該中心培育了效率越來越高的硬碟驅動器技術，同時培養了該領域的頂尖思想家。[中斷]
但克萊德說，MTC傾向於對行業的需求做出反應，而不是突破界限。因此，在1987年，在與國家科學基金會（NSF）討論後，他致力於建立一個制定技術議程的組織。1990年，MTC成為資料儲存系統中心（DSSC），是NSF資助的少數幾個工程研究中心之一。克萊德立即設定了一個雄心勃勃的目標：演示可以在每平方英寸磁碟空間中儲存4千兆位元資訊的硬碟驅動器。在當時，40億位元代表著一個巨大的飛躍。當時的密度徘徊在1億位元左右。但在短短四年內，DSSC就達到了新的基準，增長了40倍。
到1998年，當克萊德加入希捷公司組建其高階研究中心時，DSSC設定了一個更高的目標：到21世紀初，將100千兆位元擠入一平方英寸。2005年，僅僅七年後，希捷公司開始出貨110千兆位元的驅動器。在十五年內，硬碟的容量增加了1000倍，英特爾創始人戈登·摩爾本人稱之為“令人震驚”的速度。
但現在，當前的硬碟驅動器技術正遇到新的瓶頸。硬碟通常使用一個微小的磁頭來儲存資訊，該磁頭在磁碟表面上飛過，並在水平空間中磁化數十億個離散區域，這些區域根據它們是順時針還是逆時針方向代表零或一。磁化區域正變得如此之小，以至於它們很難保持穩定。
克萊德和他的團隊正在恢復一種稱為垂直記錄的方法來解決這個問題。它將電荷從北向南翻轉，允許在可以儲存更小位元的介質中使用更強的磁場。希捷的匹茲堡實驗室已經對這種方法進行了原型設計，該方法應在未來兩年內在每平方英寸內封裝至少200千兆位元。最終，克萊德認為垂直驅動器將在四年內記錄400或500千兆位元。由於這對於硬碟驅動器的世界來說只不過是一眨眼的功夫，克萊德已經設定了他的下一個目標：每平方英寸1太位元，並且他已經讓希捷的100名博士致力於開發更奇特的記錄系統來實現這一目標。
一個專案正在研究一種稱為熱輔助磁記錄（HAMR）的新方法，該方法使用熱脈衝，以便驅動器的磁頭可以更輕鬆地磁化更小的表面。當磁碟冷卻時，磁場穩定下來。除此之外，他預見到圖案化介質記錄，理論上這將使驅動器能夠磁化10倍的資訊。
令人驚訝的是，他的團隊不會從事全息儲存的研究，全息儲存被許多人認為是終極儲存技術。全息術使用所有三個維度來儲存資料，目標是將1太位元的資料塞進一個方糖大小的空間。但克萊德預測，在大約六年左右的時間裡，硬碟驅動器將達到太位元基準，屆時它們將比全息系統更小更便宜。
克萊德並沒有預測所有這些無處不在的微型驅動器將走向何方。對他來說，最大的問題與其說是如何在驅動器上擠入更多位元，不如說是瞭解這些驅動器將如何塑造未來的行業。