科學家們表示,通過使用鎳鐵納米線,我們很快可能擁有能夠瞬間啟動、耗能更少且運行速度極快的計算機。
計算機的存儲和內存總是遵循「衣櫃空間法則」,無論擁有多少空間,很快你就會發現它不夠用了。
因此,瑞士科學家正在研究競速存儲,這種抗震存儲的速度據說比現有硬盤快10萬倍,能耗更低。瑞士聯邦理工學院(EPFL)納米磁學與自旋動力學實驗室的Mathias Kläui教授表示,這種新型存儲技術可能很快實現,且市場上的設備或將在5到7年內上市。
Kläui解釋說,每次計算機啟動時,大約需要兩到三分鐘來將硬盤中的信息轉移到隨機存取存儲器(RAM)中。「全球因此損失的生產力和能源消耗每天達數億美元,」他說。
Kläui的解決方案使用了鎳鐵納米線,無需機械運動。「存儲在納米線中的信息位被自旋極化電流推動,以每秒幾百米的速度在磁帶內部移動,」他說。「這就像在不到一秒鐘的時間內讀完整盤VHS錄像帶。」
Kläui強調,這項研究雖然是基礎物理,但對IBM開發的競速存儲具有重要意義。他通過電子郵件解釋說,「根據我們的研究結果,人們可以預期非常快的訪問時間,比目前已測得的這些設備的速度更快,這將使其成為具有巨大潛力的競爭性存儲器。」
為了使每一位信息與相鄰位清晰分離,以便可靠地讀取數據,科學家們使用了帶有磁渦旋的疇壁來分隔兩個相鄰的位。數百萬甚至數十億根納米線將嵌入晶片中,提供巨大的容量,並具備抗震性能。這些技術細節發表在《物理評論快報》上,並且結果在IBM蘇黎世研究中心的觀點文章《納米結構中的自旋字母表》中得到了科學家的確認。
如果競速存儲能夠如科學家所預期的那樣實現,我們將在數據存儲和檢索方面迎來一場真正的突破。「配備競速存儲的計算機將能夠瞬間啟動,其信息訪問速度比傳統硬盤快10萬倍,」聲明中指出。「它們還將節省能源。RAM需要每百萬分之一秒供電一次,因此一台閒置的計算機僅為維持RAM中的數據就消耗多達300毫瓦的電能。而競速存儲不需要這種約束,其閒置時的能耗可以減少近300倍,僅為幾毫瓦。這是一個重要的考慮因素:目前計算和電子設備消耗了全球6%的電力,預計到2025年這一比例將增加到15%。」
一個市場化的設備可能在5到7年內問世,Kläui說。我問這些設備是否需要全新的硬件架構。這是否意味着將需要全新的計算機設計,還是類似於USB或Firewire接口——製造商可以在「常規」計算機的設計中添加的新功能?

Kläui通過電子郵件回應說,「兩者都有。第一步,可以設想進入閃存市場,用更快、無限次重寫的競速存儲替代U盤。接下來,在更激進的一步中,競速存儲可以取代所有的內存(可能除了緩存SRAM),這將極大地簡化計算機架構,但也意味着計算機需要重新設計。」
可以想像,這項技術對小型流動裝置(如智能手機)和大型系統(如伺服器)都非常有用。但由於待機時低能耗的優勢,Kläui表示,流動裝置可能是最初的目標市場。




