Есть ли у жестких дисков реальные конкуренты?

Одним из важнейших компонентов современной вычислительной системы, будь то персональный компьютер, мобильный телефон, игровая консоль, или даже мощный суперкомпьютер, является система хранения информации, позволяющая записывать и считывать необходимые данные для их последующей обработки. Почти с самого рождения компьютеров - с пятидесятых годов прошлого века - для хранения информации использовались жесткие диски на основе магнитных пластин. Особенностью этого типа устройств хранения информации, которая обеспечила повсеместное применение жестких дисков в компьютерах, является их энергонезависимость, то есть, возможность хранения данных в течение неограниченного времени.

Сегодня жесткие диски по-прежнему доминируют на рынке устройств хранения информации. Ситуация вряд ли изменится в течение последующих десяти лет - к 2020 году жесткие диски 2,5-дюймового форм-фактора увеличатся в объеме до 14 Тб и будут стоить, по оценкам специалистов, около $40. Сегодня все чаще раздаются голоса тех, кто утверждает о скором засилье флеш-памяти. Ведь ее сильными сторонами являются: низкая потребляемая мощность, высокая скорость чтения данных, надежность хранения информации в виду отсутствия механических компонентов. Однако стоимость одного гигабайта дискового пространства в случае флеш-накопителей оказывается в десять раз выше стоимости одного гигабайта на магнитной пластине. Самое главное, что такое соотношение сил вряд ли вообще изменится - себестоимость микросхем флеш-памяти постоянно снижается, но и разработчики жестких дисков не сидят на месте. Это означает, что вряд ли флеш-память можно рассматривать в качестве серьезного конкурента для винчестеров. Но какие технологии все же смогут соперничать на равных с магнитной записью информации?

Кандидаты на замену винчестерам должны обладать следующими свойствами: быть энергонезависимыми и иметь стоимость единицы дискового пространства, сравнимую со стоимостью дискового пространства жестких дисков. Пока на горизонте виднеются лишь две технологии, которые потенциально способны дать бой магнитным пластинам - это память на основе фазовых переходов (Phase Change Random Access Memory - PCRAM) и STTRAM-память (Spin Transfer Torque Random Access Memory), в основе которой лежит процесс изменения магнитных параметров многослойной структуры под действием токов определенных свойств.

Память на основе фазовых переходов основывается на уникальных свойствах некоторых веществ, в частности, халькогенидного стекла, менять свое состояние с кристаллического на аморфное, и наоборот, под действием температуры. Основные достоинства этого типа памяти заключаются в возможности создавать крайне небольшие ячейки хранения информации, которые, к тому же, могут хранить несколько бит данных. Другими словами, разработчики могут создавать устройства с высокой плотностью размещения информации и низкой стоимостью единицы дискового пространства. Самое главное, что на рынке уже начинают появляться первые коммерческие продукты на основе технологии фазового перехода. В частности, PCRAM-устройства выпускает компания Numonyx, совместное предприятие Intel и ST Microelectronics.

Что касается STTRAM-памяти, то здесь ситуация пока остается довольно туманной. На текущий момент исследования еще не вышли из стен лабораторий, но согласно первым результатам работы ученых, STTRAM-память обещает обладать высочайшей эффективностью (потребуется минимальное количество энергии для перевода ячейки памяти из одного стабильного состояния в другое). Если разработчикам удастся создать память, способную хранить несколько бит информации, то устройства хранения информации на основе технологии STTRAM смогут похвастать и высокой плотностью размещения данных. Впрочем, пока необходимо дождаться первых готовых образцов STTRAM-памяти, чтобы с большей уверенностью говорить о ее преимуществах.

Помимо двух указанных технологий исследователи работают над целым рядом других подходов к созданию энергонезависимых устройств хранения информации. Среди них значатся и ферроэлектрическая память, и множество типов памяти на основе углеродных нанотрубок, голографическая память, резистивная память, и даже молекулярный и полимерный тип памяти. Однако все они находятся еще дальше от воплощения в жизнь, нежели представленные выше технологии. Какая из них сможет тягаться с жесткими дисками, основы которых разработаны более полувека назад, покажет время.