光メモリー磁気メモリーはどこまで高密度大容量化できるか.ppt

光メモリー?磁気メモリーはどこまで高密度?大容量化できるか 佐藤勝昭 (農工大工) はじめに 情報技術(IT)を得て社会構造が急速に変化しつつあり、高密度?大容量記録へのニーズはとどまることを知らない。 記録対象は、文書→画像→動画へと発展し、ユーザも、専門家→一般職→家庭へと広がり、　大容量だけでなく高速化へのニーズが付け加わっている。 ネットワークの進展 ：大容量?高速ストレージの必要性がむしろ高まりつつある HDと光メモリ 1980年代高密度ストレージの本命とされた光ディスクは記録密度が伸び悩み、1990年代半ばになると、GMRヘッドなど新技術を取り込んだハードディスク(HD)にあっさりと記録密度の首座を明け渡してしまった。 HDの面記録密度は、その後の媒体技術の進展もあって、2003年時点において実験室レベルで150 Gb/in2が実証されており、商品化レベルでは2.5”ディスクで70 Gb/in2を超えている[i]。 参考文献 [i] 三浦義正：「超高密度磁気記録の現状」日本応用磁気学会第128回研究会「磁気ストレージ技術の趨勢はどこに」(2003.1.30)資料集p.1 HDと光ディスクの高密度化の進展 最近の動向 我が国では情報ストレージ研究推進機構(SRC)を中心に200 Gb/in2を当面の課題として研究開発が進められている[1]。 一方、光ディスクに関しては、話題のBluRay? Diskの記録密度が19.5 Gb/in2である[2]が、NEDOの「ナノメータ制御光ディスクシステム」プロジェクトでは、100 Gb/in2を目指した研究が行われている[3]。 [1] http://www.srcjp.gr.jp/ [2] http://www.sonyshop-yoshida.co.jp/bluraydisc.html [3] http://www.aist.go.jp/sangi/28.html さらなる高密度化 さらなる高密度化について、磁気記録には超常磁性限界が、光ディスクには回折限界があり、これを克服するためにさまざまな試みが行われている。経産省/NEDOの「大容量光ストレージ開発プロジェクト」では、これら２つの記録方式の長所を結合したハイブリッド記録技術により、1 Tb/in2(=1000 Gb/in2)の高密度を目指す方向で研究が進められている[i]。 [i] http://www.nedo.go.jp/informations/other/150218_2/strage.pdf 光ディスクの限界は？ 光ディスクの面記録密度を決めている最も大きな要素は再生時にレーザー光をどこまで小さく絞れるかである。よく知られているように波長?の光を開口数NAのレンズで絞ったときのスポットの直径dは回折限界で決まり、d=0.6?/NA で与えられている。NAは、現在のCD等に使われるレンズでは0.6程度なので、dは波長程度の値である。一方、記録の際には、同じ?を使って上記dより小さいピットを記録できる。それは、集光した光スポット内で温度の分布があり、相変化、光磁気ともにレーザー光強度がある閾値を超えた部分にのみ記録されるからである。 我が国で開発された青紫色レーザーは、最近になって複数の会社から安定供給できるようになり、これを用いた光ディスクが登場した。光ディスクの面密度は原理的に1/d2で決まるので、?=405 nmの青紫色レーザーを光源としNA=0.85の高NAレンズを用いるとd=0.28 ?mのスポットに絞り込みが可能で、記録密度は約8 Gb/in2になる。 ROMの場合は、ピットの内外からの反射光の干渉でデータを読みとるので、ピット径はdの半分以下にできる。従って、トラックピッチをd=0.28 ?m としビット長をd/2=0.14 ?mとすると16 Gb/in2以上の面密度が得られる。 RAMの場合は、マークの直径は光スポットと同程度なので、記録密度は8 Gb/in2程度である。相変化記録の場合、４層程度にまで多層化できるので、記録密度はこの層数倍となる。光磁気記録においても多層化技術が開発されており、少なくとも波長多重２層化については20 Gb/in2程度の記録密度が実証されている[i]。 [i] 伊藤彰義：「最先端光磁気記録技術」日本応用磁気学会第128回研究会「磁気ストレージ技術の趨勢はどこに」(2003.1.30)資料集p.31 MOにおける超解像技術 光磁気記録では、磁気誘起超解像(MSR)技術が実用化されており、これを採用したGIGAMOでは、?=650 nm(赤色レーザ)を用いて回折限界を超える直径0.3?mのマークを読みとっている[1]。直径3.5”のGIGAMOの記録密度は2.5