1000GB...
等於可以存二十幾部的DVD 影片 囧

以後網路頻寬會越來越快
據說日本在開發每秒1G 的...

不過,如果真的出來了,也要硬碟寫的夠快阿 XD

【文/S.Roach 】

藍光靠邊站 紅光才有搞頭


ISOM (International Symposium
on Optical
Memory國際光學記憶體論壇)的工程師正式決定第四代光碟片的發展藍圖,儲存容量將高達1000GB,也會採用新的計量單位「1TB」,除此之外,讀取速度也會提升,估計會在1Gbps左右


共生的光碟容量


 
















全像術的基本原理,本圖修改自InPhase公司所提供的資料(圖片來源:www.inphase-technologies.com)



自從有電腦光碟儲存標準以來,已歷經多代發展,第一代的光碟片是CD,第二代是DVD,第三代現在還有分歧,分有HD
DVD與Blu-Ray兩大陣營,都由於都採用藍光讀寫頭,於是我們統稱藍光光碟Blu-Ray。至於第四代光碟名稱尚未決定,如果要像藍光光碟一樣凸顯技術內容,也許會稱為全像光碟。



事實上光碟機不但讀取速度越來越快,容量也越做越大。當年筆者聽到4.7GB的容量覺得真是電腦聖品,沒想到網路上流傳一些容量高達700MB、甚至4.7GB的檔案,立刻就把光碟塞爆。但科技界早早就預料到,電腦處理速度提升後,伴隨著而來的就是大量資料處理能力,所以需要高頻寬通訊與大容量儲存能力,這三種是共生的,任何一種均會帶來另外兩種需求。另一方面,一般人其實並沒有這種尺度的資料需求,要創造需求最簡單的就是高畫質影片,因此新的光碟技術推出時,往往也會伴隨著新一代的數位影像標準。



開發第四代光碟要使用到許多技術,才能將容量推進到1TB,目前看來全像儲存技術將會是最重要的一環,因為Spatial
Light Modulator
(空間光學調變器,LCD也算其中一種)性能越來越好,光學薄膜的發展同時改進了讀取速度與儲存容量,在傳統技術逼近物理極限時,這會開啟一條新路。


光碟片發展簡表


種類 容量 讀寫頭


第一代 CD 700MB 紅光


第二代 DVD 4.7GB 紅光


第三代 BD 25GB/50GB 藍光


第四代 全像光碟 1TB 紅光


什麼是全像儲存技術?


 
















左邊是Optware的HVD光碟片,與傳統的光碟片外觀有差異(圖片來源:www.engadget.com)



全像儲存技術(以下簡稱全像術)的基本工作方式,是將一道雷射光分成兩束,第一道光data
wave(資料波)穿過LCD或類似的空間光學調變器後,也就是經過一道二維影像,將該影像投影到全像物質,這物質經常是使用一種特殊的晶體,或是光聚合物Photopolymer;另一道光則不經過影像,而是直接投射上去,稱為reference
wave(參考波)。這兩道光打到晶體表面產生干涉現象,產生波峰與波谷黑白影像,影像資料因此儲存在晶體中。



全像術寫入時是寫入一個二維影像,也就是有能力將一張照片上所有資料同時寫入的意思。要讀取該資料的動作比較簡單,只要打入一道雷射光,便可以得到之前在特殊角度下儲存的資料。一般介紹全像術的文章都會提到速度的問題,由於全像術的寫入與讀出都是一個二維影像,所以有機會比循序操作的硬碟機或記憶體快。



但這種說法有個盲點,現在用來產生影像與讀取影像的電子元件,如LCD、CCD與CMOS都是循序操作的,不然怎麼與CPU等其他電腦零件溝通呢?也就是說加速是有,但受限於系統上其他電子零件,並沒有二維加速這種事。



值得一提的是,全像術具備RAID部分功能,當資訊被儲存在全像物質內,如果不小心將這個全像物質打破變成兩塊,任何一塊依然儲存有全部的影像資料,只是解析度變差些。這意味著使用全像術的光碟片可以設計成自動備份功能,當受到有限度損毀時,還可以想辦法取出全部資料。


InPhase公司的全像術



談到全像術,一定得先了解美國一間很長壽的小公司,其公司名為「InPhase」。InPhase努力於全像光碟已經超過十年以上,在2003年之前便宣稱要將全像光碟技術商業化,由於市面上還看不到此類產品,想當然爾他們必定碰到不少困難。據報導指出,因為全像光碟容量很大,一旦有缺陷會損失大量資料,為了證實此產品的可靠性,所以延遲上市以重複驗證其可靠性。



不過這次看來是玩真的,InPhase已經公布在2007年要開始量產供應全像光碟,他們設計的光碟片直徑13公分,比現有的光碟片標準規格大一些,據猜測是因為這種片子不能進入現有的光碟機,消費者才不會在無意中混淆。


InPhase的產品每片容量300GB,比起單面25GB、雙面50GB的藍光光碟來說,仍屬相當先進的科技。
InPhase的雷射讀取頭使用與現在CD、DVD相同的紅光雷射,而不是最新的藍光雷射。在十元商店可以買到台幣49元的雷射指示器,都是紅色的;但有些人願意嘗試新科技,會買一支一千多的綠光雷射筆;那藍光雷射那邊可以買的到呢?



目前為止,似乎沒有一定的管道。從這點就可以看到,紅光雷射非常便宜,綠色貴了不少,而藍光難得一見。其實售價與功率、光波長都有關,而配備藍光雷射的電視遊樂器銷售量更讓有限的產量吃緊,如果第四代光碟機回到使用紅光,也許在售價上會有更漂亮的價位。


商業化的全像技術


 
















Optware發表的全像光碟機與光碟片。光碟片的造型與傳統光碟差異甚大,非常有科幻感(圖片來源:www.manifest-tech.com)


2007下半年InPhase計畫要進入一般市場,每台機器要價台幣60萬,單張光碟片為台幣六千元。由於InPhase光碟每片容量是現有DVD-R的60倍,但價格卻是100倍,除非是家中被各種資料光碟塞滿的重度使用者,不然一般消費性市場是看不到需求的。


InPhase當然也體認到這點,他們認為一開始時,買方應該是專業影像處理公司,尤其是電視台要編輯影像時,一張300GB的光碟片實在是太方便了。雖然一台300GB的硬碟機便宜又好用,1TB硬碟也上市了,但硬碟機畢竟要小心防震,要實體傳遞300GB數位資料時還是以耐震的光碟片最好用。


InPhase在完成300GB的技術後,下個步驟是提升到容量1600GB、傳輸速度960Mbps的規格。這種容量剛好用來處理HDTV影像,因為無壓縮無失真的HDTV影像資料,其資料流量剛好在這等級。



當網路與硬碟等級提升後,無失真的ape音樂檔案開始流行,屆時無失真的HDTV檔案或許會變成另一種常用技術。
全像術並不是全新的技術,全世界有不少物理學家在這方面著墨很深,可想而知,試著將全像儲存技術商業化的公司不只一間,除了美國的InPhase外,日本的Optware也曾推出類似而規格較小的平台,並且獲得Hitachi的投資,由於Hitachi所生產的硬碟銷路甚廣,也許這代表Hitachi對於光儲存媒體也有興趣。
Optware對於全像光儲存媒體的計畫比InPhase的小多了,但看來似乎也比較接近市場。



據說在今年會發售全新設計的全像光碟片。從途中可以看見此光碟片與傳統的光碟差異甚大,比較像是科幻電影中的設計,一片信用卡大小的塑膠片可儲存30GB容量,更重要的是,每片售價低於一美金,機器低於一千八百美金,約台幣六萬,這絕對比InPhase的售價更貼近消費性市場。據估計,三年後企業用的儲存市場將會以全像光碟取代磁帶技術,由於第四代光碟規格不可能太快推出,也許我們會先看到InPhase或Optware的機器在市面上使用。


第四代光碟技術茁壯中



第四代光碟只用全像技術的可能性並不高,從第三代光碟技術(也就是藍光技術),光是一個藍光規格就可以吵好幾年吵不完,光碟廠商與電影公司為了保障獲利不肯輕易讓步,第四代光碟怎麼可能讓一兩間公司輕易掌握在手中,屆時一定又會有聯盟合縱的故事。不過目前不少廠商均已投入第四代光碟技術研發,包括sony、Pioneer、Philips與Sharp等。sony使用一種稱為Micro-Reflector(微反射器)的技術,藉由改變焦點可以達到多層記錄,也就是多層光碟片。但sony目前只做到每平方英吋10Gbit的密度,InPhase之前達成的世界記錄是515Gbit。sony希望將光碟片分成每層10um,也就是1/100mm的厚度,藉由10至12層記錄的方式,擴展容量。



早期的光碟是單面,後來出現雙面,現在是要進展到多層結構。從雙面到多層是非常困難的,在鍍膜與讀取技術都有瓶頸出現過。我們常用的光碟片基本上是將一層特殊化學物質鍍在塑膠片上,再以雷射讀取頭存取資料。為了達到更高的解析度,每件事都要非常精細才行。



以sony現在55GB容量的實驗品來說,一層膜才500nm厚,也就是兩百萬分之一公尺。而讀取頭更是誇張,離碟片高度才20nm,不知道在實用上是否有困難。



另一方面,擁有光碟片許多基礎專利、將台灣光碟廠告到怕的飛利浦也持續開發新一代的技術,他們之前發表的技術是70GB,但鍍膜厚度達有3000nm,厚度是sony的六倍。飛利浦認為他們的技術雖然每層能記錄的資料量比較少,但卻更容易做到多層光碟(目前飛利浦做到單片500GB,每層125GB,一共四層)。


Pionneer則使用極紫外線(UV)光源以加強雙層藍光片;而韓國三星電子同時也投入第四代光碟片的開發,也許是因為後起之故,他們達成的數據較低,容量每片40GB,但他們的技術可用在單層藍光DVD上,預計在明年達到50GB。
總結來說,要看到第四代光碟片的普及還需要相當久的時間,如果每代光碟技術是間隔五年,那第三代光碟恐怕連第一年都還沒正式開始。但研發總是走在產品之前,沒有什麼意外的話,我們知道第四代光碟片將會是全像技術發揚的時代,而且這些技術可能會先出現在藍光光碟上,作為中間加強版的密技。


【digitalhome 第92期 2月號】

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