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Sabine Hossenfelder在她的报告中为Pangloss 博士做出了令人自豪的成绩,该报告由 Miao Zhu等人撰写,具有 petabit 容量的 3D 纳米级光盘存储器。他们的摘要声称:
我们通过将平面记录架构扩展到具有数百层的三维空间,将[光学数据存储]的容量提高到拍比特级,同时打破了记录点的光学衍射极限障碍。我们开发了一种基于掺杂有聚集诱导发射染料的光刻胶薄膜的光学记录介质,它可以通过飞秒激光束进行光学刺激。该薄膜高度透明且均匀,聚集诱导发射现象提供了存储机制。它还可以被另一个去激活光束抑制,从而产生具有超分辨率尺度的记录点。该技术使得通过将纳米级磁盘堆叠成阵列来实现百兆级存储成为可能,这对于空间有限的大型数据中心至关重要。
下面我将讨论这项技术。
作者所说的“拍比特级”的意思是:
通过在我们的超薄单盘两面记录100层,ODS的容量高达DVD大小的盘区1.6 Pb。
1.6 Petabit 相当于每个磁盘 200TB,是三级蓝光介质容量的 2,000 倍。所以这是一个很大的增长。但奇怪的是,他们的图 1 的标题声称:
单个3D纳米盘的容量大约相当于一个PB级蓝光库(15.2 Pb,DA-BH7010,华录,中国)或HDD数据阵列(12.64 Pb,EMC PowerVault ME5084,戴尔,美国) )。
十年前, Facebook 的蓝光库将 10,000 个 100GB 磁盘放入单个机架中,容量为 1 Peta字节或 8 Peta位。这是作者声称的单个磁盘的 5 倍。标题声称 DA-BH7010 的铅含量为 15.2Pb,是其声称的单个磁盘容量的 9.5 倍。另请注意,他们将单个磁盘的体积与完整读写系统的体积进行比较,这就像将苹果与橙子进行比较。我想如果你的“大约”含义是“在一个数量级内”,那是有道理的。
图3a |
盘片上的记录材料具有三种状态,如图3a示意图所示:
从第二状态到第三状态的转变由 515 nm 飞秒高斯型激光束启动,并由 639 nm CW 环形激光束停用。
图3c |
我认为因为这种转变涉及聚合,所以它是不可逆的,使得介质一次性写入。将图 3c 中的深蓝色线(第二状态)与黄色和粉红色线(第三状态)进行比较表明,当被 >1mw 480nm 照射时,第二和第三状态很容易通过其发射来区分。
有很多原因让我们对这项技术的潜力不如霍森菲尔德那么热衷。确实,他们已经展示了在 CD 大小的介质上读取和写入 PB 级数据的能力。为了进行读取,他们使用两个激光器,一个 480 nm 脉冲激光器和一个 592 nm 连续激光器。为了进行书写,他们使用了两种激光器,即 515 nm飞秒激光器和 639 nm 连续波激光器。我还没有找到 515 nm 飞秒激光器的价格,但这里有 1550 nm 飞秒激光器,售价为 48,880 美元。他们实际使用的飞秒激光器( Acculasers ACL-AFS-515-CUS )是一个带有风扇和交流电源输入的坚固盒子。
作者声称的是介质的密度,而不是系统的密度。显然,当前的飞秒激光器过于昂贵且体积太大,无法用于与已有十年历史的Facebook 蓝光技术相当的技术。微软研究院的系统使用飞秒激光器在二氧化硅上进行写入,这样激光器的成本就可以分摊到整个数据中心的介质通道上。如果您要构建类似的东西,则没有理由使用 CD 外形规格。
飞秒激光器的重复频率为42MHz。我相信它每个脉冲写入一位,因此写入带宽限制在 5MB/秒左右,这意味着写入整个磁盘大约需要 10.5 小时。使用该技术的系统将是一次性写入的,并且在机器人获取所需磁盘时具有较长的读取延迟。因此,它只适合利基存档市场,在这个市场中,缓慢的写入速率将需要许多驱动器并行写入。这一切都使得作者的这一说法有些夸张:
开发比最先进的光盘库和HDD数据阵列便宜得多的下一代面向工业的纳米级ODS将满足大数据时代海量的数据存储需求。
它会存在与我在Microsoft 档案存储研究中概述的类似的产品问题:
六年前我写道:
存储行业的时间尺度很长。磁盘是一项已有 60 年历史的技术,磁带至少已有65 年历史,CD 已有35 年历史,闪存已有30 年历史,但尚未对大容量数据存储产生影响。
来源 闪存的六年发展终于对大容量存储市场产生了影响,但预计在接下来的四年内,闪存的存储位数不会与硬盘一样多,届时闪存将成为一项已有 40 年历史的技术。 DNA 存储的实际演示只有 12 年的历史,而硅胶介质的类似演示也有 15 年的历史。历史表明,这些技术还需要几十年的时间才能影响存储市场。
霍森菲尔德在她的报告中犯了几个错误:
- “新的磁盘内存可以将磁盘内存带入 PB 范围” – 不,那是 Peta位范围。
- 光盘“在竞争中被硬盘击败”。 – 不,一次写入可移动介质和在线存储是两个完全不同的市场。光盘输给了云,在较小程度上输给了闪存。
- “光盘或任何光存储设备上的信息密度最终都受到激光频率的限制”——是的,但她谈论的是一篇描述使用激光可将容量增加 2000 倍的论文。
- “在现代闪存驱动器中,信息存储在几个原子大小的小型可磁化单元中” – 不,闪存不是磁性技术。她还怀念现代闪存是一种体积技术,而不是平面技术,就像论文中的技术一样。
- “弄清楚如何在多层中写入数据” – 不,蓝光是一种已有十多年历史的多层技术。他们想出了如何用更小的位来编写更多层。
- “这可以工作到数百层” – 好吧,他们只演示了 100 层,所以数百层是猜测。要达到 PB 范围,至少需要 500 层或更小的位数。请注意,现代闪存有超过 100 层。
原文: https://blog.dshr.org/2024/03/petabit-optical-media.html