Кирпичникова О.В., Ивахненко Н.Н.

ДонНУЭТ имени Михаила Туган-Барановского

 

Новейшие технологии создания CD-дисков

На цифровых оптичес­ких дисках DVD или HD DVD данные запи­сывают на одном или двух уровнях (слоях). Добавление большего ко­личества уровней при существу­ющих технологиях не только было бы слишком дорого, но, что более важно, привело бы к проблеме, которую очень сложно обойти: трудности чтения информации из глубоких слоев. В обычных тех­нологиях для двухслойной записи и чтения данных (CD/DVD/HD DVD) используют полуотражаю­щие слои. При простом увеличении их числа после прохождения нескольких слоев отраженный луч ослабевает настолько, что сиг­нал уже нельзя выделить из шу­мов, и чтение данных становится практически невозможным.

Некоторые фирмы пытаются преодолеть эту проблему, решая ее «в лоб». Так, в нынешнем году компания Hitachi объявила о со­здании инновационной оптичес­кой системы, способной в десять раз усиливать сигнал считывания с оптического диска, и нового ал­горитма детектирования. В ре­зультате станет возможным записывать и считывать до 4-8 слоев данных, что позволит поместить на стандартном оптическом диске 100-200 GB. Hitachi предполагает выпуск таких многослойных дис­ков на основе стандарта Blu-ray в 2009 г.

Преодоление этого основного ограничения в увеличении объ­емов памяти существующих оп­тических средств - основная цель, которую поставила перед собой Mempile. Поиски путей решения этой задачи привели к созданию совершенно нового оптического материала. Компания разработала специальный вариант полимер­ного полиметилметакрилата (РММА), известный как еРММА. Он почти полностью прозрачен для определенной длины волны лазера, используемого для записи чтения. Диск имеет желтоватый цвет, который определяется свойствами материала, применя­емого Mempile. Полимер еРММА позволил ей организовать на диске стандартных размеров до 200 (!) виртуальных (созданных лазером) уровней толщиной 5 мкм, и каж­дый из них может хранить при­близительно 5 GB данных. Хотя уже работающие прототипы вмещают пока только   600-800 GB, сотрудники Mempile убеждены, что дальнейшая опти­мизация даст возможность до­стигнуть поставленной цели -1 ТВ на диске толщиной 1,2 мм в самом ближайшем будущем.

Использование специально раз­работанных полимеров - только половина дела. Для надежной ра­боты устройств, которые могли бы фактически хранить такой объем данных и эффективно их считывать, необходимы новые методы чтения и записи на опти­ческих носителях. Вместо нулей и единиц, создаваемых посредс­твом традиционных технологий на поверхности диска, Mempile применяет фотохимический про­цесс, происходящий при освеще­нии молекулы еРММА лазером с определенной длиной волны в красной области спектра. Для того чтобы точно осветить определен­ную молекулу внутри диска, Mempile использует нелинейную оптику. В линейной оптике ко­личество света, который погло­щается объектом, прямо пропор­ционально величине падающего светового потока. В нелинейной оптике количество поглощенного света не находится в прямом от­ношении к исходному потоку -вместо этого незначительные из­менения светового потока при­водят к непропорциональным изменениям количества поглощенного света. Процесс, исполь­зуемый Mempile для записи и чте­ния данных, называется двухфо-тонным поглощением, и он нелинеен по своей природе. Когда лазерный луч фокусируется на область малого размера, его фо­тоны легко возбуждают молекулы еРММА (хромофоры), но когда радиус области фокусирования даже незначительно увеличива­ется, вероятность поглощения хромофором двух фотонов стано­вится настолько мала, что ника­кая запись или чтение не могут происходить. Нелинейная оптика требуется в этом случае потому, что в диске с 200 уровнями ли­нейная оптика привела бы к пог­лощению части света уровнями выше предназначенного, что стало бы причиной недопустимого ос­лабления сигнала и ошибок. Для чтения данных Mempile использует лазер определенной мощ­ности, который возбуждает хро­мофор в конкретном виртуальном уровне диска. В процессе записи данных применяется более силь­ный свет, инициирующий опре­деленную химическую реакцию в молекуле.

Mempile утверждает, что пред­лагаемая технология может также быть адаптирована и для RW-дисков, но рыночный спрос на по­добную продукцию, вероятно, не будет достаточно большим. По уверению компании, ее изделия будут очень надежными, а раз­личные симуляции и испытания показали, что продолжительность хранения данных не превысит 50 лет. Хотя Mempile в настоящее время планирует выпускать свое первое устройство, используя ге­нерирующий в красной области спектра лазер (технология кото­рого хорошо отработана), переход в дальнейшем на синий лазер, воз­можно, позволит записывать до 5 ТВ данных на диск.

Оптимизм внушают также объем инвестиций в эти разра­ботки и широкое сотрудничество с известными производителями. Так, Mempile еще в 2004 г. полу­чила финансирование в 11,6 млн долл., а партнерами компании стали Kodiak Venture Partners, Israel Seed Partners, JVP, Hitachi CSK, Portview Communications Partners, Alta Berkeley Venture Partners в Лондоне и главный инвестор Millennium Materials Technology Fund.

«Мы благодарны за поддержку этим мирового класса инвесто­рам, которые признали потенциал наших разработок, — говорит Ортал Алперт. - Инвестиции пре­доставят нам возможность опти­мизировать бизнес-план, расши­рить наше развитие и маркетин­говые действия».

«Технология Mempile - дейс­твительно крупное достижение для рынка хранения информации, — сказал Илан Карми (Пап Carmi), представитель Kodiak Venture Part­ners. - Вместе с нашими партне­рами мы создадим лидера рынка, который будет поставлять безопас­ную, быструю и недорогую систему хранения данных со значительно увеличенной емкостью».

Действительно, диск Mempile способен обеспечить полностью безопасное хранение конфиден­циальной информации и прило­жений с цифровой зашитой прав доступа, а также более длитель­ный гарантированный срок хра­нения, чем обычные решения, существующие сегодня. Компания планирует усовершенствовать не­посредственно и диск, и дисковод с оригинальной электроникой, необходимой для чтения и записи данных.

Mempile ориентируется как на профессиональный, так и на мас­совый рынок потребителя, и на­деется начать серийный выпуск изделий в 2010 г. Хотя ожидание может показаться долгим, для та­кого решения есть весомые ос­нования. Помимо факта, что Mempile разработала полностью новую технологию, которая яв­ляется принципиально отличной от используемой при изготовле­нии обычных дисков CD/DVD/ HD DVD и, следовательно, тре­бует больше времени на развитие, сегодняшний рынок еще не готов к появлению такого товара. Ус­тройства объемом 25/50 GB все еще занимают малую долю рынка потребления, и массовый выпуск дисков емкостью 1 ТВ не имеет смысла с точки зрения многих изготовителей. По этой причине мы, вероятно, увидим техноло­гию Mempile на рынке только после того, как средства Blu-ray и HD получат широкое распро­странение. Однако когда это про­изойдет, мы достигнем качест­венно новой ступени в хранении данных.