IBM, “무어의 법칙을 넘어서”... 비트 크기를 원자 12개로 집적

2012.01.16 Lucas Mearian | Computerworld

IBM은 자사 연구진이 5년의 작업끝에 데이터 1비트를 생성하는 데 필요한 원자의 수를 약 100만 개에서 12개로 줄이는 데 성공했다고 발표했다.

이를 통해 데이터 저장 하드웨어 제조업체들이 현재의 하드 디스크와 플래시 드라이브에 비해 용량이 훨씬 더 큰 제품을 만들 수 있는 길이 열렸다.

IBM 연구원이며 이 프로젝트를 이끈 안드레아스 하인리크는 "보수적으로 봐서 지금의 1TB 기기들이 100TB~150TB 용량의 기기들로 대체된다. 지금의 드라이브 용량이 음악 파일을 저장하기에 적절한 수준이라면 앞으로는 비디오 파일까지 마음 놓고 저장할 수 있게 된다"고 말했다.

현재의 저장 장치는 원자 회전이 정렬되거나 같은 방향으로 진행되는 강자성 물질을 사용한다.

IBM 연구원들은 반강자성이라는 독특한 자성 형태를 사용했다. 원자 회전이 반대 방향으로 이루어지는 상태에서 오늘날의 하드디스크 드라이브와 고체 메모리 칩에 비해 최소 100배 이상 집적도가 높은 원자 단위 자기 메모리를 만든 것이다.

이 기술은 테이프 미디어에도 적용될 수 있다.

IBM 연구원들이 이 과정에서 사용한 과학은 복잡하지만 그 결과는 단순하다. "서로 반대되는 것에 끌린다"라는 오랜 격언을 실행에 옮긴 것이다.

오늘날의 자기 저장 방법은 철 원자가 동일한 자기 극성에 따라 정렬되는 방식으로, 원자 사이에 상당한 거리가 필요하다. IBM은 반대 자성을 가진 원자를 만들어 더 높은 밀도로 배치했다.

하인리크는 "업계에서 무어의 법칙은 기본 개념을 그대로 유지하면서 요소의 크기를 조금씩 줄인 다음 그에 따르는 엔지니어링 문제를 해결하는 기준이다. 자기 데이터 저장, 또는 트랜지스터조차 기본 개념은 20년 이상 변하지 않았다"며 "무어의 법칙의 끝은 하나의 원자다. 우리가 바로 그 지점에 이른 것"이라고 말했다.

연구원들은 하나의 철 원자부터 시작해 주사 터널링 현미경의 첨단부를 사용해 이후 이어지는 원자의 자기 정보를 전환했다. 이렇게 해서 12개의 원자에 1비트의 자기 정보를 안정적으로 저장하는 데 성공한 후 주사 터널링 현미경의 첨단부를 사용해 비트의 자기 정보를 0에서 1로 바꾸고 다시 0으로 바꾸는 방법으로 정보를 저장할 수 있었다.

원자 정밀 반강자성체로 결합된 철 원자 12개의 주사 터널링 현미경 이미지(자료 : IBM 리서치)

IBM은 구리 질산상의 철 원자를 사용해 실험을 진행했지만, 다른 물질을 사용할 경우 1비트 데이터를 저장하는 데 필요한 원자의 수를 더 줄이는 것도 이론적으로 가능하다.

실험은 저온(켈빈 온도 약 1로, -272°C 또는 -458°F에 해당함)에서 이루어졌다. 켈빈 온도 약 5에서는 열 에너지로 인해 분당 1회 정도 무작위로 바이트 전환이 발생했다.

IBM 대변인은 "저온을 사용한 이유는 저온에서는 하나의 원자로 시작한 후 자기 속성을 계속 관찰하면서 점점 더 크게 구조를 결합해 나갈 수 있기 때문이다. 각 비트를 만들기 위해 사용하는 원자의 수가 많아질수록 비트의 안정성도 더 높아진다. 상온에서 이러한 형태의 비트가 안정적이 되려면 비트당 약 150개의 원자가 필요할 것으로 예상된다(저온에서는 12개만 있으면 됨)"고 설명했다.

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IBM 반강자성체 비트 원자

“유료 VPN, 분명한 가치 있다” VPN 선택 가이드

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