הזיכרון הגמדי

זיכרונות הסיליקון הקיימים הגיעו לסוף הדרך: בתוך שנתיים לא יהיה ניתן יהיה למזער אותם יותר. ברחבי העולם מתנהל מירוץ על פיתוח זכרונות מולקולריים, המבוססים על חומרים אורגניים או על פלסטיק. הם יהיו זעירים וזולים בהרבה, יספקו נפח איחסון מסחרר ויחסכו בסוללות. אינטל ויריבתה AMD כבר בתמונה, אבל בשקט

ניסיתם פעם לקחת מבעל מחשב כף יד ותיק את הפאלם שלו? זה כמעט כמו לכרות לו אונה במוח. רוב הסיכויים שלא יוכל לתפקד בלעדיו, לאחר שהעביר המון מידע מהזיכרון הפרטי שלו לזה של המכשיר.

 

זיכרון הוא אמצעי חיוני לתפקוד היומיומי שלנו, ובמאה ה-21 אנחנו לא משתמשים רק בזיכרון שלנו, אלא גם ובעיקר סומכים גם על הזיכרון של המכונות על מנת לתפקד. התלות הזו מובילה למחשבים, גם הניידים, הכוללים כמויות זיכרון הולכות וגדלות.

 

התפוצה המדהימה לה זוכים כרטיסי זיכרון, למשל, היא עדות לתופעה הזאת. השוק העולמי של זיכרונות לסוגיהם מוערך בעשרות מיליארדי דולרים, וכל פיתוח חדש בתחום יכול להזניק חברה קטנה ואלמונית למעמד של מעצמת מחשבים כמו אינטל ומיקרוסופט.

 

עד קצה היכולת

 

למעשה כל מוצר אלקטרוני כיום מכיל זיכרון, לא רק מחשב. היתרונות של זיכרונות הם עצומים, הם מהירים מאוד בהשוואה לכל אמצעי איחסון אחר, הם אינם פגיעים או רגישים לתזוזות והם קלי משקל. בחלק מהמקרים מדובר בזיכרון לקריאה בלבד, שאינו ניתן לשינוי או למחיקה.

 

על זיכרון כזה ניתן, למשל, לאחסן את הוראות ההפעלה של המכשיר. לדוגמא מכשיר DVD, שבזיכרון ההפעלה שלו מאוחסנות פקודות כיצד לקרוא ולפענח סרטי DVD. סוג זיכרון נוסף הוא זיכרון לכתיבה רב פעמית. זיכרון כזה נמצא במחשבים האישיים שלנו ובמכשירים קטנים יותר, כמו נגני MP3. על זיכרון כזה ניתן לכתוב ולקרוא - כלומר להקליט ולמחוק שוב ושוב - בדומה לכל מדיה אחרת.

 

הזיכרונות שנמצאים בשימוש היום מורכבים משבבי סיליקון הנטענים בצורה חשמלית. כלומר זרמי חשמל שעוברים בהם משנים את מצבם. אולם למעשה, שבבי הסיליקון המשמשים אותנו לזיכרון הם די סניליים. כדי לזכור את מצבם יש להעביר בהם מתח חשמלי כל כמה מילי שניות. צריכת החשמל הגבוהה הזו היא אחד החסרונות העיקריים שלהם.

 

לזיכרונות סיליקון יש חסרונות משמעותיים נוספים. הגודל, למשל. כיוון שכל מכשיר אלקטרוני היום מגיע עם זיכרון משלו, זיכרונות גדולים יותר משמעותם מכשירים גדולים יותר, וצריכת חשמל גבוהה יותר. ולא כדאי לחכות שהיפנים ישלפו מהשרוול זיכרונות ממוזערים (כמו שהם עושים עם הרבה טכנולוגיות אחרות).

 

החומרים שעליהם מבוססים הזכרונות הקיימים הגיעו לקצה גבול היכולת. מיזעור נוסף עלול לשנות את תכונותיהם בצורה כזאת שתפגע בתיפקודם. ואיש הרי לא רוצה בזיכרון סיליקון, שנמס לו בתוך המחשב. היצרנים מאמינים, כי בתוך שנתיים לא יהיה ניתן יהיה למזער יותר את זיכרונות הסיליקון הקיימים.

 

עוד חיסרון של זיכרונות הסיליקון הוא מחירם הגבוה יחסית. על מנת לייצר את הטרנזיסטורים הרבים הכלולים בשבבי הזיכרון, יש צורך בתהליכי ייצור מורכבים, שעלותם גבוהה. בשל מחיריהם של חומרי הגלם ותלות במספר מפעלים קטן יחסית ברחבי העולם, מחירם של שבבי הזיכרון תנודתי מאוד.

 

האורגני - אין

 

הדור הבא של הזכרונות מתמקד במה שמכונה זכרונות מולקולריים או זכרונות אורגניים. את שבבי הסיליקון יחליפו חומרים כמו פלסטיק מחד, או חומרים שניתן למצוא בטבע מאידך. וכעת, הסבר קצר: מולקולה היא מבנה זעיר של כמה אטומים (הרכיב הבסיסי ביותר של כל דבר בטבע).

 

הן נמדדות בגדלים של אחד ננו מטר. רק לשם השוואה, העובי של שערה אנושית הוא 100,000 ננומטר. דוגמה מוחשית נוספת לגודלה של מולקולה הוא, שבטיפת מים אחת אפשר למצוא מיליארד מולקולות, שמורכבות ממיליארד מולקולות נוספות. די קטן, אפשר לומר.

 

למרות השם המפוצץ, זיכרון מולקולרי מבוסס על רכיבים טבעיים נפוצים למדי. החומרים בהם משתמשים לזכרונות כאלו שייכים בדרך כלל למשפחת הפורפירינים, המבוססים על פחמן. אין צורך לשלוף את מחברות הכימיה מכיתה ח': את הפורפירינים ניתן למצוא, למשל, בחומרים מוכרים כמו המוגלובין, שהוא מרכיב בדם, או בכלורופיל, שנמצא בעיקר בצמחים.

 

הבעיה: יציבות

 

אחת הבעיות איתם מתמודדים מדענים בכל הקשור לזיכרון מולקולרי היא העמידות שלו בתנאים שמחוץ למעבדה. בניגוד לסיליקון, שנשאר יציב בכל שלבי הייצור ולא סובל מבלאי כתוצאה מפעולות החישוב שהוא מבצע, זיכרון מולקולרי בעייתי יותר בשלב הייצור ונחשב לפגיע בזמן העבודה.

 

רק לאחרונה הצליחו מדענים בקליפורניה להציג זיכרון מולקולרי, שעמיד בטמפרטורות של קרוב ל-400 מעלות. בנוסף הם הצליחו לבצע בעזרתו טריליון פעולות חישוב ללא בעיה כלל.

 

היתרונות בזכרונות מולקולריים הם עצומים. הראשון הוא צריכת החשמל המזערית שלהם. הדבר יכול להפוך את המכשירים האלקטרוניים הקטנים, כמו טלפונים סלולריים, מחשבי כף יד ונגני MP3, לחסכוניים יותר ולהאריך מאוד את זמן ההפעלה בין טעינה לטעינה.

 

היתרון הנוסף הוא בנפח. מכיוון שמדובר במולקולות זעירות, ניתן לאחסן על אותו שטח כמות זיכרון גדולה יותר. עדיין מדובר בעתיד הרחוק, אבל האפשרות הזאת יכולה להפוך את הזכרונות למוצר זול וזמין, כמו נייר.

 

מפתחי הזכרונות המולקולריים מבטיחים לייצר זכרונות בעלי נפחי איחסון אדירים, בעלות שמגיעה בקושי לחלקיק ממה שעולה לייצר זכרונות סיליקון. הוזלה כזו יכולה להשפיע ישירות על מוצרים המבוססים רק על זיכרון, כמו נגני מוזיקה או מחשבי כף יד. ההערכות בענף הן, שכבר בעשור הנוכחי נוכל לראות מכשירים המבוססים על זכרונות מולקולריים כאלו במקום הזכרונות הרגילים.

 

המשקיעים חוזרים

 

הזכרונות המולקולריים נחשבים להבטחה גדולה, וחברות רבות ברחבי העולם עוסקות במחקרים על מנת לנצח במירוץ אחר פיתוח של שבבי זיכרון מולקולרי מתפקדים. אחת הבולטות שבהן היא ZettaCore, שלמועצת המנהלים שלה הצטרף לאחרונה לס ווסדאז, מי שהיה בצוות המייסדים של אינטל בשנת 1986.

 

ווסדאז ניהל בעבר את הפיתוח של שבבי הזיכרון הראשונים, והיה חבר בצוות שתיכנן את המיקרו מעבד הראשון. למרות שפרש מאינטל לפני כמה שנים, הוא עדיין חבר של כבוד במועצת המנהלים שלה.

 

אינטל עצמה ביצעה השקעות ישירות בתחום, והקימה שותפויות עם חברות המפתחות זכרונות כאלו, כמו Ovonics, על מנת לסייע להן בשילוב המוצרים שלהן בתוך סל המוצרים של אינטל.

 

מובן שאינטל לא נשארה לבד בחגיגת המולקולות. הצטרפה אליה - מי אם לא - יריבתה המושבעת AMD. תחת מעטה חשאיות, רכשה החברה באמצע השנה שעברה את הסטרט אפ Coatue, שפעילותו נשארה עד היום עלומה למדי. גם סכום הרכישה לא פורסם.

 

Coatue מחזיקה פטנט עולמי רשום על תרכובת אורגנית, שמשמשת לייצור זכרונות. בעבר הודיעה החברה, כי היעד שלה הוא להגיע לרכיב זיכרון של 32 גיגהבייט עד שנת 2004. לא ידוע אם הצליחה לעמוד ביעד הזה.

 

AMD שילבה את פעילות החברה שיצרה עם השותפות שלה עם חברת פוג'יטסו היפאנית, וכיום (תחת שם חדש) היא מציעה זכרונות מהירים במיוחד, המבוססים בינתיים על חומרים רגילים.

 

גם ענקיות שבבים נוספות, כמו אינפיניאון הגרמנית ומוטורולה, משקיעות במחקר ובפיתוח של שבבי זיכרון, המבוססים על חומרים אורגניים למיניהם.

 

הפתרון: זכרונות משולבים

 

פיתוח זכרונות מולקולריים נופל תחת כנפיה של תעשיית הננו טכנולוגיה, שזוכה היום לתשומת הלב העיקרית בכל הקשור להשקעות כספים. רק באחרונה הודיעה ממשלת ארה"ב כי תשקיע כחמישה מיליארד דולר במחקרים בתחום הננו טכנולוגיה עד 2008. סכומים כאלו יכולים לזרז את הגעתם אל השוק של פתרונות כמו הזכרונות המולקולריים.

 

אבל מה שמצטייר כיום כפיתרון המושלם לטכנולוגיה המתפתחת של זיכרון מולקולרי הוא הכיוון המשולב. הזכרונות המשולבים מתבססים על מולקולות לצורך איחסון המידע, אך משתמשות בסיליקון למעגלים הקוראים וכותבים מן הזיכרון. כך יהיה ניתן לשלב זכרונות מולקולריים במכשירים שונים מבלי לבצע שינויים מרחיקי לכת במוצרים.

 

ZettaCore הציגה בחודש שעבר אב טיפוס מתפקד לזיכרון שכזה. טכניקות נוספות לכתיבה על מולקולות מחומרים שונים נמצאות בשלבים שונים של מחקר ופיתוח. למשל, פרוייקט משותף של חברת HP ואוניברסיטת פרינסטון, שהצליח ליצור שבבי זיכרון, המבוססים על פלסטיק. המדענים טוענים, כי הם מסוגלים ליצור קוביה בגודל של סנטימטר מרובע, שיכולה להכיל מידע בנפח של גיגהבייט אחד, ומחירו יהיה כשל תקליטור ריק לצריבה.