動画ストリーミングサービスの隆盛により、DVDやBlu-rayなどの物理媒体に触れる機会が減った人も少なくないだろうが、その反面、データセンター事業者は増え続けるデータ量の増大に対処するため、様々なストレージを試している。そうした中には光ディスクという選択肢ももちろん含まれており、最近発表された論文では、数百枚から数千枚のBlu-rayに相当する光ディスクを作る方法が報告されている。
上海科学技術大学の研究者は、100テラバイトをはるかに超える1枚あたりペタビット以上のデータ容量を持つ光ディスクを開発した。この技術は主に企業向けに提案されたものだが、技術革新により消費者も利用できるようになる可能性がある。
このアプローチは、DVDの書き込みに使用されているのと同じ光ベースの光データ・ストレージ（ODS）アプローチに基づいているが、3次元で動作するという点が従来の技術とは大きく異なるポイントだ。つまり、1層ではなく数百層が利用可能になり、その結果、容量が飛躍的に増大するのだ。
この技術では、AIE-DDPR（凝集誘起発光色素ドープフォトレジスト）と呼ばれる新しい記憶媒体を用いている。これは、超高解像度でのデータ書き込みを可能にする薄膜である。この画期的な技術は、表面に照射される光のパターン、フィルム中の染料、光をとらえて反応するフィルム中の分子の組み合わせによって達成される。これにより、DVDやBlu-rayと同じ厚さのディスクに、1マイクロメートル間隔で何百もの層を詰め込むことができる。
最先端のBlu-rayディスクは最大4層をサポートし、通常約100ギガバイトのデータを記録できるが、それと比較して、研究者らは、彼らの新しいフォーマットは、ディスクの両面に100層を記録することができ、合計1.6ペタビット（約200テラバイト）の容量を実現できると述べている。
多くのペタビット・ディスクを積み重ねることで、エクサビット・データセンターは現在の一般的なサイズの数分の一に縮小できる。サーバーを統合することで、熱とエネルギー消費も大幅に削減できる。さらに、大容量の光ディスクを利用することで、データ移行が簡素化され、その必要性も最小限に抑えられる。研究者たちは、ペタビット・ディスクは50年から100年もつと主張している。
この新しいメディアは現在の光ディスク技術と互換性を持たせることができるが、研究者たちはまだ高速で手頃な価格のドライブを開発していない。もしドライブが開発されれば、ハードディスク数十台分、PlayStation 5のゲームディスク2,000枚分、あるいは4K Blu-rayディスクと同数のデータを保存することができる。
メディア再生にとどまらず、開発者たちは、ペタビット・ディスクによって個人や家族がデータセンターを所有し、複数のデバイスやクラウド・サーバーではなく、自宅の1台のドライブにすべての重要な情報を保存できるようになる可能性を示唆している。
その他の新しい大容量記憶方式も研究中である。2021年、サウサンプトン大学の研究者たちは、ガラスディスクにデータを保存する「5D」方式を提案した。エネルギー効率の高いレーザーを使用するこの技術では、DVDサイズのディスクに500TBを詰め込むことができるが、読み書きの速度の向上が必要である。
「データセンターの需要を完全に満たすためには、現在のODS容量を増やす必要がありますが、光メディアの面密度を高めることは依然として課題です」と研究者らは書いている。
論文
参考文献
- South China Morning Post: Chinese team’s memory leap shrinks data centre storage capacity into DVD-sized disk
研究の要旨
増え続けるデータ需要に対応するため、大容量ストレージ技術が必要とされている。しかし、半導体フラッシュ・デバイスやハード・ディスク・ドライブなどの主要なストレージ技術に基づくデータ・センターは、エネルギー負担が大きく、運用コストが高く、寿命が短い。光データ・ストレージ（ODS）は、費用対効果の高い長期アーカイブ・データ・ストレージの有望なソリューションである。それにもかかわらず、ODSはその低容量と面密度の向上という課題によって制限されてきた。これらの問題に対処するため、我々は、平面記録アーキテクチャを数百層からなる3次元に拡張することにより、ODSの容量をペタビットレベルまで増加させるとともに、記録スポットの光回折限界の障壁を打破する。凝集誘起発光色素をドープしたフォトレジスト膜をベースとする光記録媒体を開発し、フェムト秒レーザー光で光学的に刺激することができる。この膜は高い透明性と均一性を有し、凝集誘起発光現象が記録機構を提供する。また、別の非活性化ビームによって発光を抑制することもでき、その結果、超解像スケールの記録スポットを得ることができる。この技術により、ナノスケールのディスクをアレイ状に積み重ねることで、エクサビット・レベルのストレージを実現することが可能になる。
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