25 млн. печатных страниц на микросхеме размером с почтовую марку.

Каждая игла нанометрического устройства хранения Millipede корпорации IBM формирует рельефный элемент на поверхности полимера (слева). Множество таких игл работают параллельно
В конце июня представители IBM сделали ошеломляющее заявление о том, что инженерам корпорации удалось довести плотность записи информации на внешнем носителе до одного терабита на квадратный дюйм. Этого достаточно для того чтобы, уместить 25 млн. печатных страниц на микросхеме размером с почтовую марку. Говоря о дальнейшем развитии информационных технологий, специалисты неизменно упоминают закон Мура, согласно которому плотность размещения транзисторов, а следовательно, и производительность памяти и процессоров удваивается через каждые полтора года. Данный закон исправно работает на протяжении вот уже трех десятилетий.

Однако аналогичными достижениями могут похвастаться и другие секторы ИТ. В 90-х годах прошлого века плотность записи информации на магнитных дисках ежегодно увеличивалась на целых 75%, перекрыв, таким образом, показатели закона Мура. Что касается магнитных лент, в мае корпорация IBM объявила о создании картриджа с линейной цифровой лентой, которая вмещает в себя 1 Тбайт данных. Это на порядок выше существующих достижений. Представители IBM заявили, что в течение ближайших пяти лет рассчитывают добиться снижения затрат на хранение 1 Гбайт информации на магнитной ленте (сюда заложены расходы и на оборудование, и на программное обеспечение), которые сегодня составляют около 5 долл., и довести их до 5 центов.

На самом деле, последние достижения в области производства магнитных носителей и устройств, с помощью которых осуществляется запись и считывание информации, позволяют говорить о том, что кривая стоимости будет уходить вниз еще круче. Новые технологии помогут вывести затраты на такой уровень, который перевернет представление корпоративных пользователей о системах хранения данных.

Изготовление магнитных носителей, способных хранить больший объем информации, всегда было связано с повышением грануляции записывающей среды. Участки, предназначенные для записи одного бита данных, становились все меньше и располагались все ближе друг к другу. Одновременно повышалась точность позиционирования головок дисков и ленточных накопителей. Это позволило повысить четкость и качество записывающего импульса. Подобные улучшения способствовали совершенствованию технологий исправления ошибок и управляющего программного обеспечения.

Однако при плотности около 100 Гбит на квадратный дюйм магнитные участки начали оказывать негативное воздействие друг на друга. Это воздействие повлекло за собой нарушение температурных параметров и уменьшение жизненного цикла записанной информации. Тогда ученые предложили ряд принципиально новых подходов:

Millipede (IBM). Устройство для записи плотностью 1 Тбит на квадратный дюйм, чем-то напоминает старый карточный перфоратор. Оборудование, изготовленное по нанотехнологии, пробивает отверстия на пластиковой пленке. Одно отверстие соответствует одному биту. Но в отличие от перфокарт пленка допускает повторную запись информации.

«Наши устройства могут работать на атомном уровне, — сообщил руководитель направления технологий хранения в подразделении IBM Research Курри Мунс. — Максимально возможная величина плотности записи находится в интервале от 1 до 10 петабит на квадратный дюйм. Примерно через четыре года технология Millipede впервые будет использована в мобильных устройствах, для которых компактность и низкий уровень энергопотребления имеют первоочередное значение».

Однако крошечные, потребляющие очень мало электроэнергии устройства Millipede вполне могут появиться и в центрах данных. На протяжении многих лет стоимость хранения одного мегабайта информации в корпоративной среде составляла около доллара. Но в последнее время аппетиты компаний растут так быстро, что руководители информационных служб в качестве оценочных единиц измерения предпочитают использовать 1 Мбайт на квадратный фут или на ватт. Их интересует, прежде всего, сколько места все это будет занимать, а также сколько вентиляторов и кондиционеров потребуется установить.

HAMR (университет Карнеги-Меллона). Специалисты центра Data Storage Systems Center при Питтсбургском университете занимаются сейчас разработкой технологии магнитной записи с помощью нагревания (heat-assisted magnetic recording, HAMR). Ожидается, что через пять лет плотность записи накопителей на магнитных дисках достигнет 1 Тбайт на квадратный дюйм. «Наша цель заключается в том, чтобы обеспечить еще и более высокую устойчивость работы по сравнению с теми результатами, которые мы имеем сегодня», — подчеркнул директор центра Роберт Уайт.

Дисковый накопитель HAMR выглядит точно так же, как и обычное устройство, но на головке считывания/записи у него находится лазерный генератор. Задача обеспечения температурной стабильности решается путем точечного нагревания поверхности диска лазерным лучом в том месте, куда будет записан бит данных. В результате выполнение операции записи упрощается, а последующее охлаждение закрепляет ранее записанные данные.

В настоящее время стоимость хранения 1 Гбайт информации, записанного на устройстве HAMR, составляет около доллара, а еще через пять лет она уже не превысит 10 центов.

Atomic Resolution Storage (ARS) — Hewlett-Packard. Корпорация HP бомбардирует поверхность носителя электронным лучами с помощью датчиков, размеры которых сравнимы с размерами атома. Над движущейся рабочей поверхностью находятся тысячи таких датчиков считывания/записи. Лучи электронов переводят участки носителя либо в кристаллическое, либо в аморфное состояние. Состояние определяет, какое значение присваивается биту — 0 или 1. Представители HP утверждают, что в течение ближайших пяти лет данная технология начнет использоваться в коммерческих целях.

По словам директора лаборатории HP Information Storage Laboratory Чака Морхауса, время доступа к устройствам ARS в 10 или даже в 100 раз меньше по сравнению с соответствующими параметрами обычных жестких дисков. А пропускную способность внутренних каналов передачи данных можно вывести практически на любой уровень, поскольку многочисленные датчики размещаются на микросхеме параллельно друг другу. «В одном устройстве ARS вы получаете эквивалент головок считывания/записи многих сотен дисков», — отметил Морхаус.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями