|
В двадцать первом веке нанометр будет, вероятнее всего, играть такую же роль, как микрометр в двадцатом. Нано размеры также распространятся на устройства хранения данных. В настоящее время в устройствах на магнитной основе нет ясного пути достижения нано величин по всем трем измерениям. Основой хранения данных в 21 веке может по-прежнему остаться магнетизм. Однако, через несколько лет данная технология придет к пику своей эволюции - хорошо известные суперпарамагнитные пределы будут достигнуты. Было предложено несколько идей преодоления этого предела. Одна из них включает использование структурированных магнитных носителей, для которых еще предстоит разработать идеальные схемы записи/чтения, но основной задачей является структурирование магнитного диска рентабельным путем. Другие предложения призывают к использованию совершенно новых носителей и технологий, таких как зондовая микроскопия и голографические методы. Вообще, если существующая технология начинает достигать своих пределов в процессе эволюции, и параллельно с этим возникают новые альтернативы, то, как правило, случаются две вещи: существующая и хорошо укрепившаяся технология будет исследована до конца с целью получить максимум из вложенных в нее средств. Затем, когда возможности улучшения были исчерпаны, технология может остаться в специфических областях применения, но восходящая технология перехватит эстафету, открывая новые перспективы и направления.
Возьмем, например, вакуумную электронную трубку, которая была замещена транзистором. Трубка все еще находит применение, но в очень узких областях, в то время как транзистор эволюционировал в сегодняшнюю микроэлектронику высокомасштабной интеграции микропроцессоров и оперативной памяти. Оптическая литография - еще один пример: хотя, сейчас это доминирующая технология, вскоре она достигнет своих фундаментальных пределов и будет замещена неизвестной пока технологией.
В любом случае, новая технология, считающаяся кандидатом на замещение существующей, должна предлагать долгосрочные перспективы. В частности для хранения данных, технология, обеспечивающая более высокую плотность записи должна иметь потенциал для дальнейшего уплотнения и масштабирования, желательно до нанометров или даже атомных размеров.
Единственное доступное на сегодняшний момент простое устройство, обеспечивающее очень долгосрочные перспективы, - острая нанометровая игла. Такие иглы сейчас используются в каждом атомно-силовом микроскопе (АСМ) и сканирующем туннельном микроскопе (СТМ) для получения изображений поверхностей атомного масштаба. Простая игла - очень надежный инструмент, фокусирующийся на одной функциональной возможности: сильнейшее сужение области взаимодействия.
В начале девяностых Мамин и Ругар из Исследовательского Центра IBM в Алмадене впервые предложили возможность использования АСМ иглы для чтения и записи топографических особенностей поверхности в целях хранения данных. В одной из схем, разработанной ими чтение и запись были продемонстрированы с использованием одной АСМ иглы, которая контактировала с вращающейся поликарбонатной подложкой. Запись осуществлялась термомеханически путем нагревания иглы. Этим путем плотность записи составляла 30 Gb/in^2, что было значительным улучшением по сравнению с технологиями тех дней. Более поздние усовершенствованные установки достигли скорости передачи данных до 10 Mb/s и имплементацию серволегурирования дорожки.
В настоящее время единичная АСМ игла работает в микросекундных шкалах времени. Однако, магнитное хранение данных оперирует в наносекундах, делая ясным то, что скорости АСМ нужно поднять на, как минимум, три порядка, чтобы конкурировать с магнитными устройствами.
Представленная в данной работе концепция "Millipede" - новый подход к системам хранения данных, с высокой скоростью передачи данных и сверхвысокой плотности записи. Это не модификация существующей технологии, хотя использование магнитных материалов в качестве запоминающей среды не исключено. Игла обеспечивает высокую локальность, а параллельная работа массива таких игла - высокую скорость передачи данных.
|
|
1. The "Millipede" - Nanotechnology Entering Data Storage
G. Binnig, G. Cherubini, M. Despont, U. Duerig, E. Eleftheriou, H. Pozidis, P. Vettiger
Handbook of Nanotechnology, Ed. Bharat Bhushan, Springer-Verlag, Berlin.
2. Интернет: http://www.zurich.ibm.com/st/storage/
3. http://en.wikipedia.org/wiki/File_Allocation_Table
4. http://www.pjrc.com/tech/8051/ide/fat32.html
5. http://en.wikipedia.org/wiki/Flash_memory
6. http://en.wikipedia.org/wiki/Atomic_force_microscope
|
На уровень вверх
Купить