千足不死─探針儲存術再現江湖
- 上線日期：2008/11/21 上午 12:00:00
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以掃描式探針為基礎的資料儲存方式，最早由IBM蘇黎世研究中心提出，這種又名千足計畫(millipede project)，是利用加熱的探針頭在聚合物材料上壓印出凹洞(indent)，利用有/無凹洞來代表二進位的0與1，原理雖然類似早期的打洞卡(punch card)，但是資料儲存密度可高達4 Tb/inch2，提供了磁儲存與光儲存之外的另一種選擇。
IBM蘇黎世研究中心的Urs Dürig表示，聚合物-探針儲存術採用的熱浮印(hot embossing)原理相當簡單，且能以高度平行的微機電系統(MEMS)加以實現，其特色包括利用平行處理將資料讀取率提高2至3個數量級，尺寸小因此耗電量低(這點對可攜式裝置極重要)，也較能抵抗碰撞及振盪的影響，此外定位也較快，例如尋找/存取只需約1 ms，比現行硬碟機快上10倍。
為了發展這項技術，IBM的科學家解決了一些棘手的挑戰，例如在10-30 mm/s的掃描速度下達到奈米級的精確控制。此外，懸臂必須吸收探針的垂直運動，往往因此激發其高階撓曲模態，為了改善這個問題，研究人員計畫未來要採用較小的懸臂。另外，他們也將採用複雜的回饋控制策略並優化機械設計，以提升MEMS定位的精確度。
在耐用程度上，Dürig表示，探針的尺寸雖小，但磨損速率並不如想像的大，他們發展出一種能在讀取資料時減緩磨損的技術，並證實探針在掃描750 m的距離(相當於1011個符號)後，針尖仍看不出磨損的跡象。目前這種探針的可讀寫的密度為1 Tb/in2，而且單一探針能寫下超過108個的凹痕。
目前蘇黎世小組製造出的原型系統已經包含所有建構單元，諸如外型規格化的MEMS陣列及奈米定位器、CMOS類比前端線路、偵錯編碼及資料格式化等。儘管如此，這項技術要商業化並不容易；自2000年以來，快閃記憶體的價格已經降了幾十倍，連帶影響了業界投資新技術的意願。
蘇黎世小組計畫在近期內將資料讀取率提高3倍，為此他們已經發展出速度極快的懸臂及掃描系統，預期將能達到50 mm/s的掃描速度。詳見Nanotechnology 19 395305 (2008)。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/36334
譯者:蔡雅芝(逢甲大學光電學系)
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