Cerabyte：光学玻璃让冷数据永生

关键要点

1. Cerabyte公司开发了一种新型数据存储技术——Ceramic Nano Memory，采用陶瓷纳米层作为存储介质，具有超高速写入和读取速度。

2. 存储介质使用极薄的玻璃作为基底，并且可以在未来实现低于1美元每TB的成本。

3. 写入过程通过激光脉冲结合数字镜片设备进行，读取过程则利用高分辨率图像传感器进行解码。

4. Cerabyte公司的原型系统已实现单读写头5MB/s的写入/读取速度，并计划在未来推出更高容量和更快速度的产品。

Cerabyte 介绍

Cerabyte[1] 成立于2022年，正在开发陶瓷纳米存储技术。这种技术使用溅射沉积的超耐用陶瓷纳米层，具有广泛的吸收光谱，被称为“灰色陶瓷”，它允许超快速写入，写入门槛低至每位0.1纳焦耳。陶瓷被沉积在灵活的超薄平面基板的两侧，厚度仅为100微米的可折叠玻璃或10微米厚的铌酸锂玻璃，适用于潜在的磁带开发。这些基板和涂层陶瓷纳米层利用现有的显示玻璃生产能力，当前每年可达到3.5亿平方米。因此，该公司预计到本十年末，每TB的介质成本将低于1美元。

Cerabyte陶瓷-玻璃板使用超薄玻璃作为基板材料，切割成9x9厘米的片材，并涂有10纳米薄的深色陶瓷纳米层，仅由50-100层原子组成，形成新型数据载体。

左图：镀有陶瓷纳米层的玻璃

中图：激光束写入矩阵

右图：类似“二维码”的编码矩阵，存储信息

数据写入与读取

写入过程 使用超短激光脉冲与市售的数字微镜设备（DMD）相结合，这种设备通常用于视频投影仪和抬头显示器。激光与DMD结合生成激光束矩阵，该矩阵永久蚀刻陶瓷纳米层（类似芯片制造中的光刻原理），并以高重复率（千赫兹范围内）并行写入每个脉冲多达200万比特（250KB/脉冲，250MB/s）。这使得未来的写入速度可超过1 GB/s，且平均功耗低于1瓦，这比LTO磁带或HDD技术快3-4倍。

读取过程 使用相同的显微光学技术、高速照明和超快速高分辨率图像传感器，每秒超过500帧。图像数据解码为数字数据的过程通过FPGA（现场可编程门阵列）进行并行处理，从而实现1 GB/s以上的读取速度，再次远远超越HDD的性能。参见该原型系统的视频链接[2]。

读取和写入 通过扫描显微镜光学系统在基板上完成，使用高速XY平台保持对焦，使用压电驱动的自动对焦系统进行调节。此设置支持随机访问。

多个9厘米×9厘米的Cerabyte片材被堆叠在单独的盒式磁带中，以最大限度减少体积存储空间。Cerabyte使用了常见磁带盒的外部形式，而介质可以在随机访问模式下检索，获得比LTO磁带更短的首字节读取时间。

Note：视频中是使用机械臂来选择/移动玻璃板，从library库移动到read库，这个过程的读取速度，或许仅能满足归档和备份场景的数据写入和读取。

交付路线图

Cerabyte使用了一种商用的库单元，采用远程写入架构。该库将定位并检索磁带，然后卸载并拆叠基板，以便将目标基板放置在光学单元中。

Cerabyte的原型系统，带有单个写入和读取头单元，实现了5 MB/s的写入/读取速度。第一个为存档客户提供的演示系统计划于2024年进行远程测试，具备100 MB/s的写入/读取速度，并拥有每机架1 PB的容量，最多支持10个机器人库机架。到2025年，针对云数据中心的20机架系统将上线，提供1 GB/s的写入/读取速度和每机架10 PB的容量，容量将随着时间增加，预计到本十年末将达到超级规模数据中心的理想容量。

在2030年之后将使用高速粒子束矩阵技术，这将显著减少纳米层的尺寸，达到艾字节级（exabyte）存储容量，同时大幅提高写入和读取速度。

Note：粒子束直径决定数据写入密度。

小结

鹏弟上次在南京参加国内FMW峰会，华中科大-谢长生教授曾介绍其团队在光学玻璃存储上的进展，提出玻璃五维永久光存储的方案。

参考阅读：

• • 玻璃大容量永久光存储：下一代解决数据长期存储的方案

引用链接

[1] Cerabyte: http://www.cerabyte.com [2] 原型系统的视频链接: https://vimeo.com/880519680/14efe30232