atomic storage：原子储存

原子储存（atomic storage），也称为原子存储器，是一种毫微级别的存储技术，以原子级数的水平来进行计算机数据的存储。原子储存同其他的毫微级存储技术类似，处理的对象都是超级微小的材料。想象一下，一粒沙中有成千亿个原子，而原子存储的目的就是在一个原子中能够存储一位数据，在目前的存储水平上，存储一位数据需要占用上百万个原子。1959年，著名物理学家理查德.费恩曼预言，如果都用原子书写的话，有史以来世界上所有的文字，都可以容纳在一块边长为百分之一到百分之二英寸的立方体材料中。

　　40多年后的今天，位于麦迪逊市的美国威斯康星大学的科学家们成功地研制出一种原子级存储器，用硅原子取代了目前计算机使用的二进制1和0数据存储方式。这篇发表在《纳米技术》杂志上的论文，标志着原子存储器走向实际应用的第一步，原子将代表比特，构成文字、图像及机读代码等信息。威斯康星大学物理教授、论文主要作者富兰茨.亨赛指出，“这验证了费恩曼40年前提出的概念。”

　　尽管亨赛和他的同事研制出二维原子级存储器，还不是费恩曼想象中的三维立方体，但它提供了比传统的光盘存储大100万倍的存储密度！亨赛说，原子代表着微观科技的“坚壁”，“我们似乎触到了自然的极限”。原子是可再分的，但作为构成自然的基本单位，它们是一种物质中最小的颗粒。例如，一粒沙里就包含了一亿亿个原子。

　　新型的存储器构造在硅片的表面。硅片的表面自动形成沟槽，内部硅原子在此排列，静止不动，就像网球装在球筒里一样。排列中的某个原子被挑起时，会出现间隙，这些间隙代表“0”，原子回到原位代表“1”。

　　与常规的存储器一样，这种原子装置能在常温下初始化、格式化以及读写。常温下操作单个原子创造记忆之后，亨赛和他的同事对低温下操作原子以及常温下用原子进行大规模的常规数据存储，持保留态度。亨赛认为，一次一个人操作数量众多的原子并使它们稳定，在低温下要难得多。

　　新存储器的制作没有使用平版制法技术。常规的内存芯片制作，往往是通过激光来蚀刻经过化学处理的、具有一定模式的硅面。平版制法可以使芯片存储密度比现有的最好的芯片还要高，但是其价格昂贵、制作困难，很少有人问津。新的原子级存储器使用硅片上的黄金蒸发法制得，它可以取得精确的轨道结构。在硅片的特定硅元素被蒸发掉之后，威斯康星科学家有能力扩散剩下的硅原子越过原有的结构，整齐的排列到轨道之内，就像鸡蛋一个个装进蛋槽。这些原子代表着构成信息的比特。重要的是，原子这种方法排列，使得单个原子之间具有精确的原子差距。允许科学家在显微镜下挑出某些原子，而不破坏相邻的原子结构以及产生不必要的化学键。

　　威斯康星科学家的工作证明了原子级存储器的可行性，并且为探索数据存储的基本限制提供了一个平台。但是技术的最终实现还需假以时日。亨赛进一步表示，目前明显的缺点是存储器只能在真空的环境下构建出来，并且在写入数据时必须用到显微镜，这使写程序非常耗费功夫。而且，存储密度和速度之间也有所折衷，亨赛说：“当密度增加时，读取的能力随之下降，因为你存储一条信息所用空间越来越小。当你把存储器变得更小时，它将变得更慢。”

　　新存储器的存储方法可以类比DNA分子天然存储数据的方法，这是非常吸引人的。硅原子存储器使用20个原子存储一个信息比特，包括单个的原子附近的空间。DNA使用32个原子存储一个半化学碱基对信息，它是构成遗传信息的基本单位。“与常规存储介质相比，无论是DNA，还是硅面，它们的存储密度优势明显。”亨赛最后说。

　　尽管专家们声称已经能够证明原子存储的理论，但是实际上，要达到以单原子存储位数据的目的还需要数十年的时间。

　　IBM公司在他们的Millipede项目中还在研究别的方法，用来开发毫微级存储。

最近更新时间：2008-12-15 EN