Millipede обладает потенциалом тысячекратного роста плотности
В то время как флэш-память не сможет в ближайшей перспективе преодолеть барьера в 1-2 Гбайт, технология Millipede позволяет упаковать в такой же крошечный объем уже 10-15 Гбайт данных

Новая нанотехнология, основанная на принципах, напоминающих те, которые были реализованы еще в старой системе хранения на перфокартах, позволила ученым IBM добиться плотности хранения данных свыше триллиона бит на квадратный дюйм, то есть в 20 раз выше, чем у выпускаемой сейчас системы хранения на магнитных носителях с самой высокой плотностью. При такой плотности записи 25 млн. страниц данных можно хранить на площади размером с почтовую марку.

Система, получившая кодовое название Millipede («многоножка»), не использует для кодирования данных ни магнитных, ни электронных эффектов. Вместо этого Millipede использует тысячи штырьков размером с молекулу для выполнения углублений (меток), представляющих отдельные биты на тонкой полимерной пленке толщиной в несколько нанометров, покрывающей кремниевую подложку. Диаметр этих выемок равен всего 10 нм, то есть одной миллионной миллиметра. При таком подходе используется технология, аналогичная той, которая применяется в атомном микроскопе, созданном в 1986 году исследователем корпорации IBM Гердом Биннигом, соразработчиком технологии Millipede.

«Современные технологии хранения приближаются к своему физическому пределу, в то время как Millipede обладает потенциалом тысячекратного роста плотности», — отметил Бинниг, лауреат Нобелевской премии.

Хотя по своему принципу действия технологии Millipede напоминают систему обработки перфокарт, метки, наносимые ею, стираются и переписываются неоднократно. Тесты показали, что эти операции можно повторять сотни тысяч раз.

В основе технологии лежит использование двухмерного массива V-образных кремниевых игл. На конце каждой иглы находится наконечник длиной менее 2 мкм

Перфокарты, созданные более 110 лет назад, применялись для записи результатов переписи населения США в 1890 году. Новая технология наноперфокарт Millipede позволяет записать 3 млн. бит на площади, которая в XIX века требовалась для хранения только одного бита.

В основе технологии лежит использование двухмерного массива V-образных кремниевых игл. На конце каждой иглы находится наконечник длиной менее 2 мкм. В ходе эксперимента использовалась матрица 3х3 мм, состоящая из 1024 (32x32) игл. Электромагнитный привод очень точно перемещает среду хранения, находящуюся под матрицей, что позволяет каждой игле записывать и считывать данные в пределах собственной области размером 100х100 мкм. Поскольку все перемещения происходят на весьма незначительном расстоянии, система характеризуется низким уровнем энергопотребления. Используемая электроника управляет каждым острием по отдельности и позволяет выполнять параллельные операции.

При выполнении операций считывания, записи, стирания и перезаписи наконечники приводятся в контакт с полимерной 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 считывании резистор нагревается до более низкой температуры, при которой не происходит размягчения полимера. Если острие попадает в углубление, происходит охлаждение резистора вследствие увеличения теплопроводности; при этом сопротивление резистора изменяется на измеримую величину. Для того чтобы перезаписать старые данные, наконечник создает серию компенсирующих ямок, которые плотно перекрывают своими краями старые углубления, эффективно стирая ненужные данные. Продемонстрирована возможность повторения более 100 тыс. циклов запись/стирание.

Пока скорость записи/считывания для отдельной иглы ограничена величиной в несколько килобит в секунду (что соответствует нескольким мегабитам в секунду для всей матрицы), применение более быстрой электроники позволит оперировать иглами на значительно более высоких скоростях. Эксперименты, проведенные в исследовательском центре IBM Almaden, показали, что в перспективе быстродействие отдельной иглы можно достичь величины, соответствующей скорости обмена данными 1-2 Мбит/с.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями