Данные на диск запишут с помощью магнитов и лазеров

В начале этого года группа инженеров из Нидерландов представила новый способ хранения данных. Он объединил методы магнитной и оптической записи и обладает большей производительностью, чем классические жёсткие диски.

Фото Andrew «FastLizard4» / Flickr / CC BY-SA

Что представляет собой технология

Одним из наиболее распространенных носителей в ЦОД — жесткие диски. Они довольно дешевы (по сравнению с SSD) и имеют высокую емкость. Однако крупные массивы, состоящие из этих устройств, потребляют существенные объемы электроэнергии.

Учитывая, что объемы хранимых данных постоянно растут, увеличивается и счета за электричество. На хранилища такого типа может приходиться половина потребляемой дата-центрами энергии. При этом производительность жестких дисков, несмотря на регулярно совершенствующиеся технологии записи, уступает, например, твердотельным накопителям.

Решить эти проблемы взялись ученые из Технологического университета Эйндховена (TU/e). Они объединили возможности магнитной и оптической записи для разработки новой технологии.

Как это работает

В основе решения лежит эффект полностью оптического переключения (all-optical switching), использующий сверхкороткий лазерный импульс для переключения полярности магнитного материала. Этот эффект открыли еще десять лет назад, однако до сегодняшнего дня для перемагничивания требовалось использовать серию лазерных импульсов, что сильно замедляло время записи.

Группа инженеров из TU/e смогла осуществить оптическое переключение при помощи одного фемтосекундного лазера. Запись данных велась на синтетический ферромагнетик. Коммутация ячейки выполнялась за несколько пикосекунд, что в сотни раз превышает возможности классических магнитных устройств.

Авторы объединили этот подход к записи с «беговой памятью» — магнитным «проводом», по которому электрический ток переносит биты. Биты, записываемые лазерным импульсом, перемещаются дальше по проводу и освобождают место для записи следующего кусочка информации. Получается своеобразный конвейер.

Считать записанную информацию можно будет с помощью другого высокоскоростного оптического устройства, однако пока инженеры из TU/e его не реализовали. Также исследователи ищут способы уменьшить размеры всех компонентов нового типа памяти, чтобы использовать его в схемах интегральной фотоники.

Похожие разработки

Похожую технологию записи данных придумали инженеры из Австралии. Они предложили использовать в качестве носителя флуоресцентные кристаллы соли. Лазер низкой мощности кодирует информацию с помощью специальных паттернов — изменяет флуоресцентные свойства кристаллов по определенной схеме.

Ученые надеются, что благодаря малой мощности лазеров и размеру соли в будущем такие хранилища найдут применение в фотонных интегральных схемах. Кристаллы также можно будет встраивать в любой материал — пластик, металл, стекло. Поэтому в перспективе крупицы соли смогут стать полноценной СХД для пользовательских гаджетов.

Похожие цели ставили перед собой специалисты из Китая. Они разработали оптический диск емкостью 10 Тбайт, который может хранить информацию шестьсот лет. Матрицу диска изготовили из стекла и золота. Стекло выбрали как основной материал из-за его долговечности — оно способно оставаться неизменным тысячу лет. Информация кодировалась в пяти измерениях: три направления в пространстве, плюс цвет и поляризация. Для записи команда пользовалась фемтосекундным лазером.

Фото Rob Lee / Flickr / CC BY-ND

Тестовые испытания показали, что после трехчасового искусственного старения в печи при температуре 180°C данные на диске все еще читаемы. Результаты можно посмотреть на странице 5 научной статьи.

Аналогичное решение представили инженеры из Великобритании и Германии. Их тип оптической памяти, также использует лазеры для изменения состояния в ячейках, каждая из которых хранит по пять битов информации. В дальнейшем технологию планируют использовать для разработки фотонных аналогов микропроцессоров или внедрять в чипы оптической памяти.

Все вышеописанные оптические технологии в перспективе могут полностью заменить HDD. Высокая скорость записи и низкое энергопотребление, которое достигается за счет одиночных лазерных импульсов, позволят внедрить подход в фотонные интегральные схемы. Но пока что все эксперименты с подобными устройствами проводятся в стенах лабораторий. И неизвестно, когда первые гаджеты появятся на рынке, если это вообще произойдет.

Посты из нашего блога:

Автор: itglobalcom

Источник