Запись может осуществляться двумя способами.
1. Одноразовая запись (FMD ROM). В этом случае после заполнения пит специальным органическим составом, включающим фотоинициатор. Последний компонент при облучении светом с определенной длиной волны вызывает полимеризацию всего состава. Образующийся при этом полимер обладает флуоресценцией с необходимыми для работы ячейки свойствами.
Таким образом, после заполнения пит составом, остается только облучить их светом лазера, и диск записан. Но, поскольку происходящая полимеризация необратима, - перезаписать такой диск после записи на заводе уже не удастся.
2. Однократно записываемый FMD (WORM: Write Once - Read Many). Здесь предлагается сразу два варианта. В первом - термическом - в исходном (не записанном) состоянии все ячейки диска обладают флуоресценцией. При записи в устройстве пользователя лазер нагревает нужные ячейки до температуры, при которой молекулы активного вещества перестают флуоресцировать. Этот вариант хорошо разработан, и менее требователен к лазеру - в документах компании сообщается о разработке устройств с красными, зелеными и голубыми лазерами.
Второй вариант WORM FMD использует другое явление - пороговую фотохимическую реакцию. При облучении активного вещества с мощностью, превышающей определенное значение - порог, - оно претерпевает химическое превращение и становится флуоресцирующим. В этом случае требования к мощности лазера меньше, чем в первом, так что лазер может заменить LED - матрицу (набор светоизлучающих диодов, организованный в массив, подобное устройство часто используется в лазерных принтерах). Это позволяет поднять скорость записи за счет параллельной записи сразу нескольких ячеек.
Работающие образцы новой техники были представлены C3D на выставке Comdex Fall в ноябре 2000 г. Конкретно, были показан 10 слойный диск емкостью 50 Гб, на котором был записан фильм в DVD формате. По отзывам участников, несмотря на то, что диск (в демонстрационных целях), был изготовлен с дефектами, фильм смотрелся без каких бы-то не было проблем. Там же C3D порадовала зрителей другим новшеством - ClearCard, или Fluorescent Multilayer Card (FMC). Это небольшая прозрачная карта, устроенная подобно диску, но меньшая по размеру, и прямоугольная. Вместе с картой демонстрировался обычный (и работающий) и портативный (пока - не работающий) считыватели информации для неё. После 140 Гб диска емкость такой карты может показаться маленькой - всего 10 Гб, чего не скажешь о возможных применениях. Среди практических применений варианта карты "только для чтения" (FMC-ROM) предназначается компанией для издания электронных книг, записи портативных игр, фильмов, музыки и т.д. Вариант FMC-WORM предполагается использовать в портативных цифровых видео и фотокамерах, записи данных для сотовых телефонов, записи персональных данных для деловых применений. Стоимость изготовления одной карты обещает также быть не высокой - не более 10$.
Не сумев привлечь инвестиции для запуска этих дисков в производство, в 2001 г. компания была объявлена банкротом.
По словам генерального директора компании, Лежнева, после банкротства компании-основателя их фирма продолжала свою деятельность. Несколько раз она меняла название – например, работала под именами 3D Stor Vostok и «Трехмерная память». В ближайшем будущем, говорит Лежнев, компания опять собирается поменять название.
Для выполнения госконтракта с ФСБ компания, по словам Лежнева, будет использовать уже существующие собственные разработки – технологии флуоресцентного оптического диска и считывающего/записывающего устройства для него – цифрового многослойного плеера (Digital Multi-layer Disk Player). Три года назад партия комплектов таких плееров с дисками была поставлена в кинотеатры Ханты-Мансийска. По словам Лежнева, их технологии близко соответствуют описанным в техзадании конкурса.
С куда более амбициозными планами выступили ученые из Гарвардского медицинского колледжа, разработавшие технологию создания оптических дисков вместимостью до 50 Тб. Они предложили покрыть носитель слоем генетически-модифицированных светочувствительных белков (протеин со сложным названием «бактериородопсин», сокращенно bR). Этот протеин был впервые обнаружен в мембране бактерий Halobacterium Salinarum, обитающих в средах с высоким содержанием соли. Уникальное свойство данного белка – способность распадаться под действием света на промежуточные молекулы, которые отличаются от изначального состояния и цветом, и формой. В таком промежуточном состоянии они могут находиться от нескольких часов до нескольких дней, после чего вновь собираться в исходное положение. Но, подвергнув бактерии, вырабатывающие данный белок, генной модификации, ученые смогли добиться того, что белок научился храниться в состоянии распада в течение нескольких лет. Таким образом, получаем два состояния, которыми можно задать логические ноль и единицу, при этом «ячейки» можно размещать друг от друга на расстоянии порядка 3 нм, не опасаясь за их стабильность. С такой плотностью легко удастся достичь терабайтной емкости. Причем считывать данные с диска можно при помощи как обычного полупроводникового лазера (правда, с достаточно малой длиной волны), так и оптического микроскопа. Конечно, на сегодня технология смотрится сыровато – за кадром остались многие важные вопросы, и на первый взгляд белковые компакты можно вообще принять за очередной PR-ход в поддержку своего колледжа, однако ученые полны решимости представить работоспособные общедоступные устройства уже через полтора-два года, причем в этой инициативе они уже заручились поддержкой корпорации NEC. Кстати, создатели собрались похоронить своей технологией как обычные CD/HD DVD, так и жесткие диски, по их скромному мнению с началом серийного производства необходимость в жестких дисках просто отпадет.
Другой вариант развития идеи оптических носителей – голографические диски HVD (Holographic Versatile Disc). Основы технологии были заложены в 1963 году, но существенных успехов удалось добиться лишь в конце 2000 года. Голографические диски на порядок вместительнее классических CD/HD DVD, при использовании голубого лазера плотность записи может достигать 250 Гб на квадратный дюйм, это даже при нынешнем уровне развития технологии. Естественно, принцип функционирования голографических систем на порядок сложнее CD. Для записи данных используется два лазерных луча – сигнальный и опорный (точнее, один луч, разделенный на два потока), изменяя угол и длину волны опорного луча, а также положение носителя, в одной и той же области удается записать сразу несколько различных голограмм (матриц светлых и темных пикселей, кодирующих информацию). Считывание данных происходит проще, опорный луч, отражаясь от диска, проецирует на систему датчиков сразу несколько записанных в данной области голограмм, причем все они считываются одновременно. Таким образом достигается и высокая скорость чтения. Голографические диски требуют к себе более бережного отношения, поэтому они запечатаны в защитные картриджи и никогда из них не извлекаются. В отличие от предыдущих двух технологий голографические диски уже семимильными шагами движутся к серийному производству, технология отточена до мелочей и заинтересованные компании не видят никаких препятствия для ее дальнейшего совершенствования. К сожалению, голографические носители в первую очередь позиционируются для корпоративного сектора – для домашних пользователей оборудование пока заоблачно дорого: болванки от $120 до $200, а привод и вовсе $15’000. Впрочем, когда технология обретет более-менее массовый характер, прогнозируется заметное снижение цен.
Жесткие диски пока остаются основным хранилищем информации для персональных компьютеров и в ближайшие годы вряд ли сдадут свои позиции. Тем более с появлением вместительных сверхкомпактных накопителей (форм-фактора 1” и 0.8”) магнитный способ хранения информации вновь подхватила волна интереса общественности, и в скором времени явно стоит ожидать массу электронных новинок на основе жестких дисков: видеокамеры, сотовые телефоны, карманные компьютеры, плееры и прочую, и прочую высокотехнологичную технику. Правда, на пятки жестким стал постепенно наступать флэш, однако жесткие диски отвечают ему взаимностью, отнимая долю рынка среди сотовых и карманных компьютеров.
Недавно в технологии жестких дисков произошли серьезные нововведения – появились серийные образцы накопителей с перпендикулярной записью, которая предполагает не горизонтальное, а вертикальное расположение магнитных доменов. Такой трюк позволил снова заняться повышением плотности записи, что оказалось невозможно в рамках предыдущей технологии из-за нестабильности магнитных областей, которые при предельно плотном расположении начинали самопроизвольно изменять направление вектора намагниченности, увлекая за собой соседние домены и, после такой лавинообразной революции, превращая информацию на жестком диске в хаотический набор битов. Правда, перпендикулярная запись – тоже не универсальный рецепт, и по мере постепенного увеличения плотности записи и в данном случае на пути дальнейшего роста плотности встанет аналогичная проблема (так называемый супермагнитный предел), однако это произойдет не так уж и скоро. В частности, компания Seagate обещает выпустить жесткий диск с перпендикулярной записью емкостью 2.5 Тб (в форм-факторе 3.5”). Однако достижение предела вместимости все равно намечается, так что многие компании давно занимаются разработкой альтернативных методик. Наиболее вероятным следующим шагом будет внедрение технологии HAMR (Heat Assisted Magnetic Record – магнитная запись с нагревом), которая продвигается компанией Seagate. Нововведением HAMR будет добавление к считывающей головке лазера, который будет разогревать поверхность блина в месте записи, а также использование новых материалов для пластин, отличающихся тем свойством, что при стандартной температуре они крайне неохотно меняют направление намагниченности, но при сильном нагреве сопротивляются на порядок слабее. Переход на HAMR, позволит снова в течение нескольких лет наращивать плотность записи простым масштабированием. Дальнейшие улучшения жестких дисков, скорее всего, будут связаны с использованием принципиально новых магнитных материалов, например, с самоорганизующейся структурой, а позднее и полноценным переходом на нанотехнологии.