Какими будут устройства памяти 2000 г?

Научные открытия обычно нечто эфемерное и трудное в практическом использовании, но время от времени некоторые из них приводят к технологическим прорывам. Например, недавно появились в прессе сразу два сообщения, связанные с новы­ ми технологиями создания более емких, нежели существующие, устройств хранения информации.

Ученые Sandia National Laboratories совместно с исследовательской группой из France Telecom предложили оригинальный способ обработки полупроводников перегретым газом. Говоря научным языком, суть открытия состоит в следующем: при обработке слоя двуокиси кремния в полупроводниках чрезвычайно горячей смесью азота и водорода происходит «раскалывание» водородных молекул и внесение протонов в слой двуокиси кремния. В результате протоны становятся чувствительными к электрическим токам, перемещаясь вперед и назад в зависимости от полярности напряжения. Переместившись, протоны остаются на своих новых позициях даже после прекращения подачи напряжения, другими словами, протон может поддерживать свое состояние, действуя как бит (сохраняя 0 или 1).

Вы спросите, ну что из этого, какая-то абракадабра, да и все? Дело в том, что это открытие позволит создавать более дешевые и потребляющие меньшую мощность устройства хранения информации, так называемую протонную память (protonic memory), которая теоретически могла бы прийти на смену флэш-памяти. Стоит отметить, что технология флэш-памяти по-прежнему остается дорогой, да к тому же энергоемкой, и в ближайшее время вряд ли удастся снизить затраты на производство чипов на ее основе, хотя именно она остается наиболее востребованной на растущем рынке портативных устройств.

Билл Уоррен (Bill Warren), старший научный сотрудник Sandia National Laboratories, описывает протонную память как «энергонезависимую память, малой мощности, довольно быстродействующую, недорогую и кремнийсовместимую». Использующая только 3 В вместо 12-15 В, необходимых для флэш-памяти, протонная память привела бы к меньшему расходу энергии аккумуляторов. И поскольку технологический цикл ее изготовления требует меньшего количества шагов, теоретически ее производство обошлось бы гораздо дешевле, чем флэш-памяти. Несмотря на ее потенциал, исследователи соглашаются с тем, что любое реальное приложение, использующее протонную память, по­ явится только через несколько лет.
Что касается другого сообщения о протонной памяти, то в нем отмечаются значительные успехи в разработке иного принципа хранения информации, так называемого фотонного метода (по-английски совсем созвучно с первым ­ photonic method). Однако эта разработка нацелена прежде всего на массовые устройства хранения данных. Речь идет о высокоемких компонентах, использующих оптическую технологию, базирующуюся на двухпротонной абсорбции.

Инженеры из компании Call/Recall сейчас уже работают над прототипами таких 3D-ROM-устройств. Информация в них хранится в органических молекулах, погруженных в матрицу из полимера, где доступ к ним может осуществляться побитово в каждой двумерной плоскости. При использовании низкоэнергетических лазеров опытная система уже сегодня выдерживает до миллиона циклов записи и считывания. По утверждениям разработчиков, вся информация, хранимая на носителе, может быть считана за 20 наносекунд. К сожалению, о каком именно объеме данных идет речь, не сообщается, отмечается лишь, что скорость считывания в миллионы раз превышает параметры традиционных магнитных накопителей.

Сам процесс записи состоит в использовании двух лазерных импульсов, каждый из которых в отдельности не способен изменить состояние молекулы, т. е. зафиксировать бит информации. Однако при их наложении создается необходимая энергия для того, чтобы перевести молекулу в другое оптическое состояние. Основной проблемой этого метода является то, что при записи терабит информации необходимо распараллеливать процесс, над чем исследователи из Call/Recall сейчас и работают.

В идеале для сохранения одного бита требуют­ ся одна молекула и два фотона, в этом случае для хранения 100 терабит потребуется матрица в виде куба с гранью в два сантиметра, а все устройство не превысит по размерам нынешний трехдюймовый жесткий диск. Однако пока установка занимает целый стол в лаборатории, и плотность хранения данных далека до идеальной.

Сейчас компания занята активным поиском крупных корпоративных заказчиков, которые были бы заинтересованы в финансировании дальнейших разработок. Кроме того, предстоит решить еще много проблем, связанных, в основном, с химическим составом используемого материала. По самым оптимистичным прогнозам, 3D-оптические устройства появятся не раньше, чем через три года, т. е. уже в следующем тысячелетии. А по некоторым подсчетам, к 2010 г. частота микропроцессоров будет исчисляться гигагерцами, оперативная память гигабайтами, а на ваш винчестер (или к тому времени 3D-оптичестер) будет помещаться не один терабайт информации.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365