技術名稱 突破性立體全像儲存技術
計畫單位 國立中央大學
計畫主持人 孫慶成
技術簡介
全像光學儲存技術相較現存的藍光光碟及LTO磁帶技術,更有潛能被用於儲存佔全球資料中心70%容量的冷資料。除了物理優勢外,全像光學儲存能夠較好地滿足“冷”數據儲存高效率、高安全性、低耗能、低成本等需求,有利於大幅度降低資料中心的設備投資成本及電耗成本,並促進數位經濟的快速發展。
目前世界上在全像儲存領域的主要發展國家包含台灣、美國、日本與中國,然而各國研發團隊在發展全像儲存技術時,皆受困於兩個關鍵問題: (1)碟片材料的利用率過低,以至於一個等同於磁帶卡匣大小的全像卡匣的儲存容量僅達3TB;(2)環境容忍度過低,需要精準的定位機電系統與抗震定溫系統,導致極高的機台成本。因此全像儲存技術發展至今,仍遲遲無法被商業化。中央大學全像儲存團隊於2005年開始投入全像儲存技術之研發,發展出全世界最準確且快速的全像儲存光學模型,據以針對全像儲存的兩個關鍵問題提出多項有效的解決技術,並且獲得9項美國發明專利、5 項日本發明專利、2項韓國發明專利、3項中國發明專利與13項台灣發明專利,構建完備的專利保護網,技術領先全球,關鍵技術如下:
(1)位移補償技術
藉由位移補償技術,能夠在碟片持續轉動的情況下讀取繞射訊號,避免轉動慣量損耗,且不需要高精度馬達進行定位讀取,大幅降低機台成本。
(2)消像差讀取技術
消像差剪切干涉讀取技術可以消除光學系統的像差、與及碟片定位誤差所導致之相差,增加繞射光影像清晰度,亦可提升影像光強達4倍,使全像儲存系統採用較低功率的雷射光源,降低雷射光源的建置成本。
(3)不需改變讀取光波長之超高溫度容忍度技術
全像資訊儲存系統對環境溫度變化極為敏感,只要溫度變化大於2℃,就無法讀取存於碟片內的資訊。我們所提出的超高溫度容忍度技術,藉由掌握讀取光的成像放大率與碟片基板的側向線膨脹係數之條件,使得寫入與讀取的環境溫度差容忍度提升到10℃,此為重大的技術突破。
(4)透鏡陣列參考光調製技術
我們提出使用透鏡陣列的參考光相位調制方式,除了提升讀取時的雷射光利用效率外,研究結果顯示其繞射訊號訊雜比優於日本Sony公司所提出的相位調制方式達10餘倍,為目前世界上在相關研究中所獲得的最佳繞射訊號訊雜比。
(5)碟片構造技術
碟片構造專利為全像儲存技術的金雞母,我們所提出的井狀碟片技術,能夠在相同讀取速度下提升儲存容量達10餘倍,或是在相同儲存容量下提升讀取速度達百餘倍。
科學突破性
(1) 碟片井狀結構技術,能夠在相同讀取速度下提升儲存容量達10餘倍,或是在相同儲存容量下提升讀取速度達百餘倍,將成為未來光碟標準規格。(2)結合位移補償技術、消像差讀取技術、超高溫度容忍度技術與透鏡陣列參考光調製技術,能夠有效解決環境容忍度問題,降低機台成本。
產業應用性
全像光學儲存技術對於現存的藍光光碟及LTO磁帶技術而言,具備攻佔全球資料中心70%資料存儲市場的潛能。中央大學全像儲存團隊針對關鍵問題提出多項有效的解決技術,甚至將成為未來光碟標準規格。並且獲得多國共計31項發明專利證書,構建起完備的專利保護網,將成為台灣產業界衝刺下世代光學儲存技術之強大後盾。
關鍵字 文件冷儲存 體積全像 光學資訊儲存 體積全像繞射模擬 位移補償技術 繞射相位扭曲消除技術 高溫度容忍度技術 讀取SNR世界紀錄 全像光碟片結構技術 32個專利
備註
部分技術曾在2005年獲經濟部學界科專計畫補助,執行機關為國立交通大學。
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  • 鄭智元
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