Будущее накопителей информации. Часть 3. MEMS
В первых двух частях статьи мы рассказали
о том, какие перспективы стоят перед современными носителями
информации, такими как жесткие диски и их ближайшие конкуренты (CD,
DVD и BlueRay). В заключение мы рассмотрим две наиболее интересные и
принципиально новые разработки из области микроэлектронных
механических систем (MEMS), чтобы продемонстрировать, как старые
идеи, воплощенные на новых принципах, способны изменить
мир.
Механическая запись
Известно, что история часто повторяется, недаром же
говорят, что все новое - это хорошо забытое старое. Естественно,
научно-технический прогресс - это не простое верчение по кругу,
скорее, это движение по спирали, где каждый новый виток повторяет
старый, но уже на более высоком уровне. Аналогичный возврат к
истокам может совершить и технология изготовления накопителей
данных, которые уподобятся канувшим в лету перфокартам и
электромеханическим реле, только на этот раз исполненным в
наномасштабе. Речь идет об устройствах хранения, выполненных на
основе микроэлектронных механических систем (MEMS, Micro-Electro
Mechanical System). Предложений по применению MEMS для хранения
данных существует уже великое множество, но мы ограничимся только
двумя - Millipede от IBM, а также Nanomech от Cavendish Kinetics.
 Millipede, что переводится как многоножка,
выделяется среди других MEMS-устройств уже только тем, что у нее
существует работающий прототип. 1 июня 2002 года он был
продемонстрирован сотрудниками научно-исследовательского центра IBM,
который расположен в Цюрихе. С помощью опытного образца многоножки в
ходе демонстрации удалось достигнуть плотности записи данных около
25 Гб на квадратный дюйм - выше, чем у выпускаемых сейчас
винчестеров, а ведь с тех пор прошло два года! В IBM полагают, что в
будущем устройства, похожие на Millipede, будут иметь плотность
записи аж в сотни гигабайт на квадратный дюйм.
Как уже говорилось, в основе работы Millipede лежит
очень простая и знакомая идея - записывать единички и нолики
механически, деформируя носитель, например, выдавливая небольшие
углубления с помощью миниатюрной иглы. В начале 90-х в Алмаденском
исследовательском центре IBM идею опробовали на атомно-силовом
микроскопе (AFM, Atomic Force Microscope), однако там не добились
высокой скорости записи, что было, в общем-то, естественно - игла-то
у микроскопа всего одна и перемещается она очень и очень
медленно.
 Вот тогда-то и решено было создать
"многоножку", состоящую из тысячи игл (а точнее - из 1024),
расположенных в виде двумерной матрицы 32x32, кроме того, подвижной
сделали саму среду хранения, а не массив игл. И как результат, в
Millipede электромагнитный привод очень точно и быстро перемещает
кремневую подложку с полимерной пленкой, находящуюся под матрицей,
что позволяет каждой игле записывать и считывать данные в пределах
собственного небольшого участка размером 100х100 мкм.
При выполнении операций считывания и записи наконечники
приводятся в соприкосновение с пленкой. Запись производится
посредством нагревания встроенного в иглу резистора до температуры
примерно 400°С. Горячее острие размягчает полимер и на короткое
время погружается в него, что приводит к появлению углубления. При
чтении иглы, уже нагретые до несколько меньшей температуры, не
приводящей к размягчению полимера, опускаются на пленку. Если
углубления нет, то происходит касание иглы и пленки, что приводит к
резкому охлаждению резистора и уменьшению его сопротивления, а это
уже легко фиксируется управляющей логикой Millipede и переводится в
цифровую форму. Причем передача данных происходит со скоростью 1-2
мегабита в секунду!
В своей простоте запоминающая ячейка Nanomech пошла еще
дальше. Она состоит из гибкой металлической пластины с закрепленным
над ней контактным электродом. Если между электродом и пластиной
создать достаточную разность потенциалов, она изогнется и коснется
электрода, в результате чего электрическое сопротивление упадет
практически до нуля. Самое главное состоит в том, что после касания
пластинки и электрода происходит "залипание" - для разрыва контакта
необходимо приложить усилие. Таким образом, возможно создание ROM-
памяти, в которую что-либо записать можно лишь однажды. Чтобы
получить перезаписываемую память, необходимо поставить
дополнительный электрод, "разлепляющий контакт" при приложении к
нему определенного напряжения. Очень напоминает реле, не правда ли?
Да вот только уже существуют действующие прототипы, созданные по
0,35-мкм КМОП-технологии, и Cavendish Kinetics уверяет, что такие
ячейки памяти можно создавать и с соблюдением более тонких
техпроцессов, например, 90 нм или 65 нм! Количество циклов
записи-перезаписи для Nanomech велико - около 20 млн.!
Выводы
Создание емких, надежных, быстрых и недорогих носителей
- это одна из приоритетных задач компьютерной индустрии. Именно
поэтому так много крупных производителей и мелких организаций ведут
исследования в этой области, изобретая все новые хитроумные
технологии. Из существующего многообразия разрабатываемых носителей
информации мы выбрали всего несколько. В самом начале нашей статьи
мы говорили о том, что когда речь идет о новых разработках, следует
особо оговаривать сроки их появления, иначе у читателя может
возникнуть нездоровая эйфория. Мы постарались рассказать о тех
новинках, появления которых с большой степенью вероятности можно
ожидать в ближайшие годы. В то же время существует еще достаточно
много перспективных разработок и исследований, которые могут быть
претворены в жизнь гораздо позже, например память на основе
биомолекул или использующая квантовые состояния электронов. К
сожалению, эти интересные наработки, уже упакованные в красивую
блестящую коробку, в будущем могут так и не попасть на прилавки
магазинов, поскольку жизнь того или иного изобретения зачастую
зависит не только от его абсолютной ценности, но и от конъюнктуры
рынка, а также "пробивных" и коммерческих способностей его
создателей.
Автор: Алексей Смирнов, Иван Марциновский
Источник: www.comprice.ru
|
