Millipede memory
मिलीपीड मेमोरी गैर-वाष्पशील कंप्यूटर मेमोरी का एक रूप है। इसने 1 टेराबिट प्रति वर्ग इंच (1 गीगाबिट प्रति वर्ग मिलीमीटर) से अधिक के डेटा घनत्व का वादा किया, जो लंबवत रिकॉर्डिंग हार्ड ड्राइव की सीमा के बारे में है। हार्ड ड्राइव में चुंबकीय रिकॉर्डिंग के लिए एक संभावित प्रतिस्थापन और तकनीक के भौतिक आकार को फ्लैश मीडिया तक कम करने के साधन के रूप में मिलीपीड भंडारण तकनीक का अनुसरण किया गया था। आई. बी. एम. ने सी. ई. बी. आई. टी. 2005 में एक प्रोटोटाइप मिलीपीड भंडारण उपकरण का प्रदर्शन किया और 2007 के अंत तक प्रौद्योगिकी को व्यावसायिक रूप से उपलब्ध कराने की कोशिश कर रहा था। हालाँकि, प्रतिस्पर्धी भंडारण प्रौद्योगिकियों में समवर्ती प्रगति के कारण, तब से कोई वाणिज्यिक उत्पाद उपलब्ध नहीं कराया गया है। प्रौद्योगिकी बुनियादी अवधारणा आधुनिक कंप्यूटरों की मुख्य स्मृति का निर्माण डी. आर. ए. एम. से संबंधित कई उपकरणों में से एक से किया जाता है। डी. आर. ए. एम. में मूल रूप से संधारित्रों की एक श्रृंखला होती है, जो विद्युत आवेश की उपस्थिति या अनुपस्थिति के संदर्भ में डेटा संग्रहीत करती है। प्रत्येक संधारित्र और उससे संबंधित नियंत्रण परिपथ, जिसे सेल के रूप में संदर्भित किया जाता है, एक बिट धारण करता है, और कई बिट्स को एक ही समय में बड़े ब्लॉकों में पढ़ा या लिखा जा सकता है। डी. आर. ए. एम. अस्थिर होता है-बिजली हटने पर डेटा खो जाता है। इसके विपरीत, हार्ड ड्राइव एक डिस्क पर डेटा संग्रहीत करते हैं जो एक चुंबकीय सामग्री से ढकी होती है; इस सामग्री को स्थानीय रूप से चुंबकित करके डेटा का प्रतिनिधित्व किया जाता है। पढ़ना और लिखना एक ही सिर द्वारा पूरा किया जाता है, जो डिस्क के घूमते समय अनुरोधित स्मृति स्थान के सिर के नीचे से गुजरने की प्रतीक्षा करता है। नतीजतन, एक हार्ड ड्राइव का प्रदर्शन मोटर की यांत्रिक गति से सीमित होता है, और यह आम तौर पर डी. आर. ए. एम. की तुलना में सैकड़ों हजारों गुना धीमा होता है। हालाँकि, चूंकि हार्ड ड्राइव में "कक्ष" बहुत छोटे होते हैं, इसलिए हार्ड ड्राइव के लिए भंडारण घनत्व डी. आर. ए. एम. की तुलना में बहुत अधिक होता है। हार्ड ड्राइव गैर-वाष्पशील होते हैं-बिजली हटाए जाने के बाद भी डेटा को बनाए रखा जाता है। मिलीपीड भंडारण दोनों की विशेषताओं को संयोजित करने का प्रयास करता है। एक हार्ड ड्राइव की तरह, मिलीपीड दोनों डेटा को एक माध्यम में संग्रहीत करते हैं और माध्यम को सिर के नीचे घुमाकर डेटा तक पहुँचते हैं। हार्ड ड्राइव के समान, मिलीपीड का भौतिक माध्यम एक छोटे से क्षेत्र में थोड़ा सा संग्रहीत करता है, जिससे उच्च भंडारण घनत्व होता है। हालांकि, मिलीपीड कई नैनोस्कोपिक शीर्षों का उपयोग करता है जो समानांतर में पढ़ और लिख सकते हैं, जिससे किसी दिए गए समय में पढ़े गए डेटा की मात्रा बढ़ जाती है। यांत्रिक रूप से, मिलीपीड कई परमाणु बल जांच का उपयोग करता है, जिनमें से प्रत्येक इससे जुड़े बड़ी संख्या में बिट्स को पढ़ने और लिखने के लिए जिम्मेदार है। इन टुकड़ों को एक गड्ढे के रूप में संग्रहीत किया जाता है, या एक की अनुपस्थिति में, एक थर्मो-सक्रिय बहुलक की सतह में, जिसे एक वाहक पर एक पतली फिल्म के रूप में जमा किया जाता है जिसे स्लेज के रूप में जाना जाता है। कोई भी जांच केवल उसके लिए उपलब्ध स्लेज के काफी छोटे क्षेत्र को पढ़ या लिख सकती है, जिसे भंडारण क्षेत्र के रूप में जाना जाता है। आम तौर पर स्लेज को स्थानांतरित किया जाता है ताकि चयनित बिट्स को इलेक्ट्रोमैकेनिकल एक्चुएटर्स का उपयोग करके जांच के नीचे रखा जा सके। ये एक्चुएटर उन लोगों के समान हैं जो एक विशिष्ट हार्ड ड्राइव में पढ़ने/लिखने के सिर को रखते हैं, हालाँकि, वास्तविक दूरी की तुलना में बहुत कम है। अनुरोधित बिट्स को जांच के तहत लाने के लिए स्लेज को एक स्कैनिंग पैटर्न में स्थानांतरित किया जाता है, एक प्रक्रिया जिसे x/y स्कैन के रूप में जाना जाता है। किसी भी एक क्षेत्र/जांच जोड़ी द्वारा सेवित स्मृति की मात्रा काफी कम है, लेकिन इसका भौतिक आकार भी उतना ही है। इस प्रकार, ऐसे कई क्षेत्र/जांच जोड़े का उपयोग एक स्मृति उपकरण बनाने के लिए किया जाता है, और डेटा पढ़ने और लिखने को समानांतर रूप से कई क्षेत्रों में फैलाया जा सकता है, जिससे थ्रूपुट बढ़ता है और पहुंच समय में सुधार होता है। उदाहरण के लिए, एक एकल 32-बिट मान को आम तौर पर 32 अलग-अलग क्षेत्रों में भेजे गए एकल बिटों के एक समूह के रूप में लिखा जाता है। प्रारंभिक प्रायोगिक उपकरणों में, कुल 1,024 जांचों के लिए जांचों को 32x32 ग्रिड में स्थापित किया गया था। इस लेआउट को देखते हुए एक मिलीपीड (जानवर) पर पैरों की तरह दिखता था, नाम अटक गया। कैंटिलीवर सरणी के डिजाइन में कई यांत्रिक कैंटिलीवर बनाना शामिल है, जिस पर एक जांच स्थापित की जानी है। वेफर सतह पर सतह माइक्रो मशीनिंग का उपयोग करके सभी कैंटिलीवर पूरी तरह से सिलिकॉन से बने होते हैं। इंडेंटेशन, या गड्ढों के निर्माण के संबंध में, गैर-क्रॉस-लिंक्ड पॉलिमर कम कांच का तापमान बनाए रखते हैं, पीएमएमए के लिए लगभग 120 डिग्री सेल्सियस और यदि प्रोब टिप को कांच के तापमान से ऊपर गर्म किया जाता है, तो यह एक छोटा इंडेंटेशन छोड़ देता है। संकेत 3 एनएम पार्श्व संकल्प पर बनाए जाते हैं। एक इंडेंटेशन के तुरंत बगल में जांच को गर्म करने से, बहुलक फिर से पिघल जाएगा और इसे मिटा कर जांच को भर देगा (यह भी देखें थर्मो-मैकेनिकल स्कैनिंग जांच लिथोग्राफी)। लिखने के बाद, जांच टिप का उपयोग इंडेंटेशन को पढ़ने के लिए किया जा सकता है। यदि प्रत्येक इंडेंटेशन को एक बिट के रूप में माना जाता है तो सैद्धांतिक रूप से 0.9 टीबी/इन2 का भंडारण घनत्व प्राप्त किया जा सकता है। डेटा पढ़ना और लिखना कैंटिलीवर सरणी में प्रत्येक जांच डेटा को थर्मो-मैकेनिकल रूप से संग्रहीत और पढ़ती है, एक बार में एक बिट संभालती है। एक रीडिंग को पूरा करने के लिए, प्रोब टिप को लगभग 300 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है और डेटा स्लेज के निकट ले जाया जाता है। यदि जांच एक गड्ढे के ऊपर स्थित है तो कैंटिलीवर इसे छेद में धकेल देगा, स्लेज के संपर्क में सतह क्षेत्र को बढ़ाएगा, और बदले में शीतलन को बढ़ाएगा क्योंकि गर्मी जांच से स्लेज में रिसती है। उस स्थिति में जहां उस स्थान पर कोई गड्ढा नहीं है, केवल जांच का बहुत ही सिरा स्लेज के संपर्क में रहता है, और गर्मी अधिक धीरे-धीरे दूर हो जाती है। जांच का विद्युत प्रतिरोध इसके तापमान का एक कार्य है, और यह तापमान में वृद्धि के साथ बढ़ता है। इस प्रकार जब जांच एक गड्ढे में गिरती है और ठंडा हो जाती है, तो यह प्रतिरोध में गिरावट के रूप में दर्ज होती है। एक कम प्रतिरोध का अनुवाद "1" बिट, या अन्यथा "0" बिट में किया जाएगा। एक पूरे भंडारण क्षेत्र को पढ़ते समय, नोक को पूरी सतह पर खींचा जाता है और प्रतिरोध परिवर्तनों की लगातार निगरानी की जाती है। थोड़ा लिखने के लिए, जांच की नोक को डेटा स्लेज के निर्माण के लिए उपयोग किए जाने वाले बहुलक के कांच संक्रमण तापमान से ऊपर के तापमान पर गर्म किया जाता है, जो आमतौर पर ऐक्रेलिक ग्लास से बना होता है। इस मामले में संक्रमण तापमान लगभग 400 डिग्री सेल्सियस होता है। "1" लिखने के लिए, नोक के निकट बहुलक को नरम किया जाता है, और फिर नोक को धीरे से छुआ जाता है, जिससे एक डेंट हो जाता है। बिट को मिटाने और इसे शून्य अवस्था में वापस लाने के लिए, नोक को सतह से ऊपर खींचा जाता है, जिससे सतह का तनाव फिर से सतह को सपाट खींच सकता है। पुरानी प्रयोगात्मक प्रणालियों में विभिन्न प्रकार की विलोपन तकनीकों का उपयोग किया जाता था जो आम तौर पर अधिक समय लेने वाली और कम सफल होती थीं। इन पुरानी प्रणालियों ने लगभग 100,000 मिटाने की पेशकश की, लेकिन उपलब्ध संदर्भों में यह कहने के लिए पर्याप्त जानकारी नहीं है कि क्या नई तकनीकों के साथ इसमें सुधार किया गया है। जैसा कि कोई उम्मीद कर सकता है, जांच को गर्म करने की आवश्यकता के लिए सामान्य संचालन के लिए काफी बड़ी मात्रा में बिजली की आवश्यकता होती है। हालाँकि, सटीक राशि उस गति पर निर्भर करती है जिस पर डेटा प्राप्त किया जा रहा है; धीमी दर पर पढ़ने के दौरान शीतलन कम होता है, जैसा कि लिखने के लिए प्रोब को उच्च तापमान तक गर्म करने की संख्या है। जब कुछ मेगाबिट प्रति सेकंड की डेटा दरों पर संचालित किया जाता है, तो मिलीपीड से लगभग 100 मिलीवाट की खपत होने की उम्मीद है, जो फ्लैश मेमोरी प्रौद्योगिकी की सीमा में है और हार्ड ड्राइव से काफी नीचे है। हालांकि, मिलीपीड डिजाइन का एक मुख्य लाभ यह है कि यह अत्यधिक समानांतर है, जिससे यह जीबी/एस में बहुत अधिक गति से चल सकता है। इस प्रकार की गति पर कोई भी वर्तमान हार्ड ड्राइव से अधिक निकटता से मेल खाने वाली बिजली की आवश्यकताओं की उम्मीद कर सकता है, और वास्तव में, डेटा हस्तांतरण की गति एक व्यक्तिगत जांच के लिए किलोबिट-प्रति-सेकंड की सीमा तक सीमित है, जो एक पूरे सरणी के लिए कुछ मेगाबिट के बराबर है। आई. बी. एम. के अल्माडेन अनुसंधान केंद्र में किए गए प्रयोगों से पता चला कि व्यक्तिगत सुझाव 1-2 मेगाबिट प्रति सेकंड तक की उच्च डेटा दरों का समर्थन कर सकते हैं, जो संभावित रूप से जी. बी./एस. सीमा में कुल गति प्रदान करते हैं। अनुप्रयोग मिलीपीड मेमोरी को गैर-वाष्पशील कंप्यूटर मेमोरी के एक रूप के रूप में प्रस्तावित किया गया था जिसका उद्देश्य डेटा भंडारण, पढ़ने और लिखने की गति और प्रौद्योगिकी के भौतिक आकार के मामले में फ्लैश मेमोरी के साथ प्रतिस्पर्धा करना था। हालाँकि, अन्य तकनीकों ने इसे पीछे छोड़ दिया है, और इस प्रकार यह वर्तमान में अपनाई जा रही तकनीक नहीं लगती है। इतिहास प्रथम उपकरण प्रारंभिक पीढ़ी के मिलीपीड उपकरणों में व्यास में 10 नैनोमीटर और लंबाई में 70 नैनोमीटर का उपयोग किया गया था, जो 92 माइक्रोन x 92 माइक्रोन क्षेत्रों में लगभग 40 एनएम व्यास के गड्ढों का उत्पादन करते थे। 32 x 32 ग्रिड में व्यवस्थित, परिणामस्वरूप 3 मिमी x 3 मिमी चिप 500 मेगाबिट डेटा या 62.5 एमबी संग्रहीत करती है, जिसके परिणामस्वरूप एक क्षेत्रीय घनत्व, प्रति वर्ग इंच बिट्स की संख्या, 200 जीबी/2 के क्रम पर होती है। आई. बी. एम. ने शुरू में 2003 में इस उपकरण का प्रदर्शन किया था और 2005 में इसे व्यावसायिक रूप से पेश करने की योजना बनाई थी। उस समय तक हार्ड ड्राइव 150 जी. बी. टी./2 के करीब पहुँच रहे थे, और तब से इसे पार कर चुके हैं। 2005 में सी. ई. बी. आई. टी. एक्सपो में प्रदर्शित प्रस्तावित वाणिज्यिक उत्पाद उपकरणों ने मूल डिजाइन में सुधार किया, जिसमें 7 मिमी x 7 मिमी डेटा स्लेज के साथ 64 x 64 कैंटिलीवर चिप्स का उपयोग किया गया, जिससे छोटे गड्ढों का उपयोग करके डेटा भंडारण क्षमता को 800 जी. बी. टी./2 तक बढ़ाया गया। ऐसा प्रतीत होता है कि गड्ढे का आकार लगभग 10 एनएम तक बढ़ सकता है, जिसके परिणामस्वरूप सैद्धांतिक क्षेत्रीय घनत्व 1Tbit/in 2 से थोड़ा अधिक हो जाता है। आईबीएम ने 2007 में इस प्रकार के घनत्व पर आधारित उपकरणों को पेश करने की योजना बनाई। तुलना के लिए, 2011 के अंत तक, लैपटॉप हार्ड ड्राइव 636 Gbit/2 के घनत्व के साथ शिपिंग कर रहे थे, और यह उम्मीद की जाती है कि गर्मी-सहायता प्राप्त चुंबकीय रिकॉर्डिंग और पैटर्न मीडिया एक साथ 10 Tbit/2 के घनत्व का समर्थन कर सकते हैं। 2010 की शुरुआत में फ्लैश लगभग 250 Gbit/in 2 तक पहुंच गया। वर्तमान विकास 2015 तक, प्रतिस्पर्धी भंडारण प्रौद्योगिकियों में समवर्ती प्रगति के कारण, अब तक कोई वाणिज्यिक उत्पाद उपलब्ध नहीं कराया गया है। नैनोटेक्नोलॉजी नैनोलिथोग्राफी थर्मल स्कैनिंग प्रोब लिथोग्राफी पंच्ड कार्ड संदर्भ बाहरी लिंक आईबीएम भंडारण उपकरण गैर-वाष्पशील स्मृति नैनोटेक्नोलॉजी स्कैनिंग प्रोब माइक्रोस्कोपी उभरती प्रौद्योगिकियां