Millipede——首个应用于数据存储的纳米技术

硬盘爱好者

Millipede是IBM正在研究的一种超高存储密度芯片技术，它可以在1平方英寸(合6.45平方厘米)大小的芯片上存储近1Tb(1000Gb，或125GB)数据量，存储密度为传统硬盘的20倍之多——形象点说，一枚邮票大小的Millipede芯片便可以轻松存储25部高质量DVD电影或250万页教科书内容；而利用该技术制造出1000GB容量、体积极小的的存储芯片轻而易举——这项令人震惊的新技术的出现意味着芯片硬盘不只存在于人们的理想之中，而是很有可能实现的现实！

那么，Millipede技术如何做到这一点？IBM表示，Millipede技术实际上是该公司系列纳米技术研究项目的一部分，它是一种纳米层级的新概念存储技术。显然，这与现有的硬盘或各类存储芯片都没有什么相似的地方。

我们很难用一句话向大家归纳出Millipede技术的精义，不过大体介绍还是必要的：简单点说，Millipede技术是通过一个特殊的读写头阵列在存储介质表面进行加热“标记”来实现数据存储的——①读写头阵列由32×32个独立的读写头构成（即由1024个读写头构成的方形阵列），读写头的尺寸相当微小，其用于数据存取的尖端的直径只有10纳米，尺寸相当于头发丝一万分之一！②存储介质是由双层有机材料薄膜和硅基层构成的多层结构。③在进行数据存储时，读写头的尖端会被加热电阻在几毫秒内急速加热到400摄氏度，同时读写头向下运动与存储介质表面接触、在有机材料薄膜表面加热灼烧出一个直径10纳米的数据凹坑，每个凹坑代表一个数据位。④读取数据时读写头则插入这些存储介质的数据凹孔中，加热电阻将读写头尖端的温度提升到300摄氏度，这样可在不破坏凹坑形状的前提下读出其中数据。⑤工作时读写头阵列保持固定不变，而聚合物存储介质则以一定的频率和振幅作“X－Y”方向的平面移动以实现数据寻址——这一点同硬盘磁头径向运动寻道的模式刚好相反。




图1：Millipede技术工作过程：（上）1024个读写头组成的读写阵列并行运作——读写头阵列位置固定不变，而用于数据存储的聚合体进行X、Y方向的径向移动，各个读写头上下运动（Z方向）读写数据、彼此互不干扰。（下）单个读写头通过加热的方式在聚合体表面加工出凹坑；

对一项完全从头起步的技术来说，这么描述未免太过粗略，我们有几个问题需要明了：第一，Millipede读写头阵列总数目众多的读写头如何协同却又各自独立运作？第二，存储介质如何实现数据存储？第三，Millipede技术如何实现数据的寻址？要解答这些问题，我们必须深入到Millipede的内部中去、了解它们的结构组成。下面，我们便从最表面的读写头阵列运作机制开始，逐步深入到读写头／存储介质的结构与原理中去，向大家一步一步揭示Millipede技术有何奥秘。

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