賽道存儲器

傳統硬碟目前仍是主流的儲存手段，不過有著耗電量高、不耐震和存在運轉嘈雜的缺點。傳統硬碟的創始者IBM公司最近宣布，他們將在10年內採用最新技術，開發出一種“賽道”存儲器來取代傳統硬碟。這種新型存儲器比傳統硬碟更小、更輕，且沒有機械傳動零件及運轉馬達，充一次電便可使用數周時間，使用壽命可達10年之久，省電程度大大超過傳統硬碟，而且儲存容量更是現在的100倍，因此極有可能成為傳統硬碟的終結者。
比髮絲細1萬倍的磁納米線

在《科學》雜誌上，IBM公司阿爾馬登研究中心物理學家斯圖爾特?帕金領導的一個研究小組描述了賽道存儲器的工作原理。研究人員表示，賽道存儲器技術是利用比人類頭髮絲細1萬倍的納米線來實現數據存儲，猶如賽車在類似跑道上的進行磁場運轉。這種將多比特數據讀寫入磁納米線的方法，是朝賽道存儲器原型製作邁出的重要一步。前期的工作已經證明了賽道存儲器基本概念的可行性，但還未實現過操縱多比特數據。因此，帕金將這種方法稱作是研發工作中的一個里程碑。
這種存儲器承諾以相對較低的成本，將磁性硬碟的數據存儲與快閃記憶體的耐用性和速度結合起來。另外，賽道存儲器不會像快閃記憶體一樣隨著時間的推移而退化。雖然還處於研究的早期階段，但賽道存儲器的這些優點將使其成為硬碟和快閃記憶體的極具吸引力的替代品，這將導致出現有史以來最小巧的電腦，以及用於iPod和其他便攜設備的超級便宜存儲器，這些便攜設備目前依靠的都還是快閃記憶體。
能裝50萬首歌的未來iPod
賽道存儲器由矽基上的數十億個納米線陣列組成，每條納米線能容納數百比特的數據。由於納米線是如此的小，因此使得賽道存儲器的密度要比快閃記憶體高很多倍。IBM表示，賽道存儲器的容量將可達到目前傳統硬碟的100倍，若是20GB的iPod隨身聽或是其他便攜改用此技術，容量就可激增為2000GB(即2TB)，將可儲存多達50萬首樂曲或3500部電影。
與快閃記憶體的數據位元以電晶體中的電荷形式存儲不同，賽道存儲器是以沿著納米線的一系列不同磁場來存儲數據。因為電荷泄露和存儲單元的磨損，快閃記憶體的性能會隨著時間的推移逐漸退化。但賽道存儲器使用的是磁場，因而就沒有這方面的問題。目前用於筆記本電腦和桌上型電腦的硬碟，是將數據存儲在一塊笨重的紡絲盤上。與此相比，賽道存儲器則是以矽為基礎，沒有任何運動部件，因此也更加堅固。
讓磁疇壁沿納米線動起來
通過改變沿納米線的磁特性，建立一系列的磁塞———也就是所謂的磁疇壁———和相互間隙，數據得以編碼在賽道存儲器。正如電荷在快閃記憶體單元中代表位元一樣，兩個磁疇壁之間的間隙就代表了賽道存儲器的位元。為了從納米線讀寫數據，磁疇壁沿著納米軌道移動，單個檔案就能經過平穩讀寫頭被定位的地方。這就是賽道存儲器的理論工作原理。
但之前的研究中，基本上並沒有顯示出多磁疇壁能在數據不被破壞的情況下沿著納米線移動。為了能讓磁疇壁能沿著納米線移動，帕金使用了自旋電子的原理，也就是利用電子的量子力學特性———自旋。他將一股小電流注入納米線，結果電流中的電子被極化而沿著一致的方向自旋，當它們接觸到磁疇壁時就改變了圍繞壁內原子自旋的方向。疇壁內原子磁矩的切換變化，推動了其沿著軌道向前進，同樣地也改變了軌道上所有磁疇壁向前進。帕金說，這是首次證明可移動2個或3個磁疇壁，而不會打亂它們或造成相互干擾。
帕金指出，他們將花4年時間來製作出賽道存儲器的原型，並花3年多的時間將其商業化。紐約大學物理學家伊戈爾?茹蒂奇這樣評價賽道存儲器的吸引力，它將磁性硬碟的廉價、高密度存儲與單器件中的隨機存儲器的高速性能等優點完美地統一起來，同時又避免了它們各自的速度和成本缺陷。
研究人員表示，由於目前賽道存儲器技術仍在概念階段，大概需要10年的時間才可成功取代傳統硬碟，短時間內電腦存儲器仍是傳統硬碟的天下。至於目前相當熱門的固態硬碟(SSD)，IBM公司認為固態硬碟雖然體積小且輕，有著讀取速度快的優勢，但使用壽命較短，加上成本太過昂貴，目前僅有高單價筆記本電腦採用該技術，未來並不看好。