Когда появились первые твердотельные устройства для хранения информации, они были быстрыми, дорогостоящими и имели крошечную вместимость. Конечно, сегодня ситуация изменилась. При сохранении высокой скорости работы твердотельных хранилищ данных цены на них заметно снизились. Также на рынке представлено несколько сравнительно емких SSD. Однако большое количество доступных SSD имеет довольно маленький объем. Компьютер, на котором я печатаю эту статью, например, имеет носитель данных емкостью всего в полтерабайта.
Проблема флеш-памяти заключается в том, что она работает за счет выявления заряда внутри транзистора. Но эта технология становится неприменимой, как только транзисторы сжимаются до определенного размера. И поскольку размеры транзистора имеют предел, в свою очередь имеет предел и плотность размещения транзисторов внутри устройств хранилища данных SSD.
По данным исследований Университета Альберты (https://www.sciencedaily.com/releases/2018/07/180723132055.htm), ученые обрисовали вариант увеличения вместимости твердотельного носителя в 1000 раз. Вдумайтесь на секунду. Если бы мне удалось увеличить вместимость накопителя своего мобильного компьютера в тысячу раз, я бы вместо половины терабайта стал обладателем полутора петабайт! И это при том, что уже существуют и большие по объему SSD, чем тот, который я использую.
Неудивительно, что увеличенная плотность носителя данных достигается за счет компоновки хранилища на уровне атома. Справедливости ради надо сказать, что хранилище данных на уровне атома не является чем-то новым, эта технология использовалась и ранее. Но есть важное отличие между прежними попытками сохранить данные на атомарном уровне и теми усилиями, которые предпринимаются сейчас: атомарная система хранения данных (и вся обработка данных на уровне атома) исторически обусловлена использованием криогеники. Другими словами, даже если сохранение данных на уровне атома ранее было возможно, это не было приемлемым вариантом для использования на практике. Если ячейки хранилища данных должны поддерживаться при температуре в сотни градусов ниже нуля, то такая вещь не может быть массово выпущена на рынок. В конце концов, это вообще фантастика — поддерживать компоненты внутри наших компьютеров в криогенном состоянии.
В противовес этому новый тип хранилища данных не требует использования криогеники. Информация, которая пока известна, не содержит упоминаний диапазона температур хранилища данных. Там говорится только о работе при комнатной температуре.
Так как же насчет необходимости улавливания заряда электрона внутри транзистора? Атомарная система хранения данных работает совершенно иначе. Вместо того чтобы строить систему хранения данных на проверке заряда, хранилище данных работает посредством размещения или удаления отдельных атомов водорода в среде носителя (с наличием атома, надо полагать, действующего как двоичная 1, и отсутствием атома, что интерпретируется как двоичный 0).
Как можно ожидать, операции чтения и записи, которые базируются на точном размещении отдельных атомов, выполняются медленно. Не существует никакой доступной статистики на этот счет, но, опять-таки по данным Университета Альберты, устройство с атомарной системой хранения данных подходит для архивирования данных, а исследователи сегодня работают над тем, как повысить скорость чтения и записи. По прошествии времени, однако, архивирование может стать отличным применением этого нового носителя, поскольку оно может сохранять 138 Тбайт данных на каждый квадратный дюйм площади.
Хотя это и не совсем по теме данной статьи, но механизм, используемый для атомарного хранилища, заставляет задуматься над одним важным вопросом. Он связан с тем, что SSD нынешнего поколения имеют ограниченный срок эксплуатации, поскольку процесс записи быстро ухудшает состояние ячеек. Так как атомарная система хранения данных основывается на совершенно ином процессе, появляется вероятность, что эта новая технология сможет решить проблему продолжительности жизни хранилища данных. В конце концов, она даже не использует ячейки, как минимум в общепринятом смысле.
Возможно, пройдет еще немало времени, прежде чем вы сможете купить атомарный накопитель в магазине электроники. Но даже если и так, у технологии есть огромный потенциал, и думать о том, насколько огромным объемом памяти мы станем обладать со временем, очень увлекательно.