5D记忆晶体将成为未来数据存储主流技术

经过数十年的研究开发，人类终于拥有了一种能够超越自身寿命的数据存储介质。

5D记忆晶体通过在熔融石英玻璃中使用微小的体素（三维像素）来存储数据，这些体素由飞秒激光脉冲蚀刻而成。这些体素具有"双折射"特性，意味着它们的光折射特征会根据入射光的偏振和方向而发生变化。

光的方向和强度差异可以结合体素的位置（x、y、z坐标）进行读取，从而使数据能够在五维空间中进行编码。

由于介质是硅晶体，类似于光缆，因此具有很高的耐久性。它的容量也很大：该技术可以在5英寸玻璃盘片上存储高达360TB的数据。

去年成立的SPhotonix公司致力于该技术的商业化，该公司估计即使在190摄氏度的环境下，在硅晶体中切割的体素也应该能够持续138亿年，这相当于宇宙的估计年龄，除非发生某些意外事故——这在如此长的时间尺度下似乎是不可避免的。

虽然我们都无法亲自验证这一说法，但硅晶体比磁性或电子数据存储方法要稳定得多。即使是光盘等替代光学存储技术，预期寿命也只有5到100年，尽管M-DISC宣传的寿命为1000年。

SPhotonix由南安普顿大学光电子学教授Peter Kazansky和他的儿子Ilya于2024年共同创立。Ilya是一位企业家，曾是Statiq的联合创始人兼首席技术官，并担任过其他技术领导职务。

上个月，这家总部位于特拉华州、在英国和瑞士设有研究机构的公司宣布已筹集450万美元，用于开发在数据中心部署的技术。

Ilya Kazansky在接受The Register采访时表示，迄今为止获得的资金将使5D记忆晶体从技术准备水平（TRL）5级——技术验证阶段——提升到TRL 6级——原型演示阶段。

他说："我们正在与许多超大规模云服务提供商讨论在未来几年内将我们的一些原型产品发布到他们的数据中心。"

Kazansky引用IDC的预测称，到2028年每年将产生394万亿字节的数据，他说公司主要专注于冷数据存储应用，这是指可以等待十秒钟或更长时间才交付的数据。

他解释说，金融交易数据或高频交易等应用需要能够在不到五毫秒内提供信息的热数据存储。这是SSD的领域。

还有温数据和凉数据存储，检索时间可以从20毫秒到一秒不等——这些时间段适合流视频和文档存储等应用。

Kazansky说："统计数据显示，全球当前存储的所有数据中，60%到80%被归类为冷数据。然而，由于人类发展的方式，由于所有预算和AI等等，许多企业历来都是'看，我们就是要使用硬盘驱动器或SSD'，这些很昂贵，对环境不好，因为它们消耗大量能源。它们不可回收。它们经常出现故障，但使用起来更容易。出于惯性，人们一直在为可以使用不同工具的用例使用错误类型的工具。"

Kazansky认为5D记忆晶体会是更好的选择，因为它超耐用、可持续且可扩展。

他说："我们认为这是行业在数据存储容量不断增长的需求下能够扩展的唯一方式。"

Kazansky指出了AI需求激增对30TB容量或更大硬盘驱动器可用性的影响。

Kazansky说，在未来三到四年内，SPhotonix的目标是将其技术的数据传输速度从写入时间4兆字节每秒（MBps）和读取时间30 MBps提高到读写速度500 MBps，这将与归档磁带备份系统具有竞争力。

SPhotonix已经证明其5D记忆晶体可以存储人类基因组；永恒方舟时光胶囊，这是2024年和2025年录制对话的档案；以及游戏《魔法门之英雄无敌3》。这项档案服务已经开放营业。然而，数据检索仍需要通过公司的实验室进行。

在未来18个月内，公司希望拥有客户可以用来读取存档数据的现场可部署读取设备。但SPhotonix目前并不针对消费者市场。Kazansky估计读取设备的初始成本约为6000美元，写入设备的初始成本约为30000美元。

Kazansky说，公司的主要焦点是超大规模数据中心和企业对企业市场，适用于需要长期存储大量数据的商业应用。

Kazansky说："我们还需要三到四年的研发时间才能达到生产和营销的水平。但基于最新的研究和发现，我们现在对如何进入生产、如何获得单元经济学水平有了清晰的理解。"

他补充说，公司很快计划宣布聘请一位曾在微软项目Silica工作的前微软研究人员——这是微软参与南安普顿大学初始研究产生的平行数据存储项目。

Kazansky说："我们的目标不是成为一家制造公司。我们是一家技术许可公司。我们喜欢Arm Holdings的模式。在某种程度上，我们也喜欢英伟达的模式。所以我们正在开发支持技术，然后我们将组建某种形式的联盟，某种形式的公司群体，帮助我们将这项技术推向市场。"

Q&A

Q1：5D记忆晶体是什么技术？

A：5D记忆晶体是一种新型数据存储技术，通过在熔融石英玻璃中使用飞秒激光脉冲蚀刻微小体素来存储数据。这些体素具有双折射特性，能够在五维空间中编码数据，单个5英寸玻璃盘片可存储高达360TB数据。

Q2：5D记忆晶体的数据能保存多长时间？

A：根据SPhotonix公司估计，即使在190摄氏度环境下，硅晶体中的体素也能保存138亿年，相当于宇宙的估计年龄。这远超传统存储介质，如光盘只能保存5到100年。

Q3：5D记忆晶体技术什么时候能商业化应用？

A：目前该技术还需要3到4年的研发才能达到生产和营销水平。SPhotonix计划在未来几年内与超大规模云服务提供商合作，将原型产品部署到数据中心，主要针对企业级冷数据存储应用。