第四代光碟技術-單張光碟1000GB

第四代光碟技術 單張光碟1000GBISOM (International Symposium on Optical Memory國際光學記憶體論壇)的工程師正式決定第四代光碟片的發展藍圖
儲存容量將高達1000GB，也會採用新的計量單位「1TB」，除此之外，讀取速度也會提升，估計會在1Gbps左右

光碟片發展簡表

種類 容量 讀寫頭

第一代 CD 700MB 紅光
第二代 DVD 4.7GB 紅光
第三代 BD 25GB/50GB 藍光
第四代 全像光碟 1TB 紅光

自從有電腦光碟儲存標準以來，已歷經多代發展，第一代的光碟片是CD，第二代是DVD，第三代現在還有分歧，分有HDDVD與Blu-Ray兩大陣營，都由於都採用藍光讀寫頭，於是我們統稱藍光光碟Blu-Ray。至於第四代光碟名稱尚未決定，如果要像藍光光碟一樣凸顯技術內容，也許會稱為全像光碟。

事實上光碟機不但讀取速度越來越快，容量也越做越大。當年筆者聽到4.7GB的容量覺得真是電腦聖品，沒想到網路上流傳一些容量高達700MB、甚至4.7GB的檔案，立刻就把光碟塞爆。但科技界早早就預料到，電腦處理速度提升後，伴隨著而來的就是大量資料處理能力，所以需要高頻寬通訊與大容量儲存能力，這三種是共生的，任何一種均會帶來另外兩種需求。另一方面，一般人其實並沒有這種尺度的資料需求，要創造需求最簡單的就是高畫質影片，因此新的光碟技術推出時，往往也會伴隨著新一代的數位影像標準。

開發第四代光碟要使用到許多技術，才能將容量推進到1TB，目前看來全像儲存技術將會是最重要的一環，因為Spatial LightModulator(空間光學調變器，LCD也算其中一種)性能越來越好，光學薄膜的發展同時改進了讀取速度與儲存容量，在傳統技術逼近物理極限時，這會開啟一條新路。

第四代光碟只用全像技術的可能性並不高，從第三代光碟技術(也就是藍光技術)，光是一個藍光規格就可以吵好幾年吵不完，光碟廠商與電影公司為了保障獲利不肯輕易讓步，第四代光碟怎麼可能讓一兩間公司輕易掌握在手中，屆時一定又會有聯盟合縱的故事。不過目前不少廠商均已投入第四代光碟技術研發，包括sony、Pioneer、Philips與Sharp等。sony使用一種稱為Micro-Reflector(微反射器)的技術，藉由改變焦點可以達到多層記錄，也就是多層光碟片。但sony目前只做到每平方英吋10Gbit的密度，InPhase之前達成的世界記錄是515Gbit。sony希望將光碟片分成每層10um，也就是1/100mm的厚度，藉由10至12層記錄的方式，擴展容量。

早期的光碟是單面，後來出現雙面，現在是要進展到多層結構。從雙面到多層是非常困難的，在鍍膜與讀取技術都有瓶頸出現過。
我們常用的光碟片基本上是將一層特殊化學物質鍍在塑膠片上，再以雷射讀取頭存取資料。為了達到更高的解析度，每件事都要非常精細才行。

以sony現在55GB容量的實驗品來說，一層膜才500nm厚，也就是兩百萬分之一公尺。而讀取頭更是誇張，離碟片高度才20nm，不知道在實用上是否有困難。

另一方面，擁有光碟片許多基礎專利、將台灣光碟廠告到怕的飛利浦也持續開發新一代的技術，他們之前發表的技術是70GB，但鍍膜厚度達有3000nm，厚度是sony的六倍。飛利浦認為他們的技術雖然每層能記錄的資料量比較少，但卻更容易做到多層光碟(目前飛利浦做到單片500GB，每層125GB，一共四層)。

Pionneer則使用極紫外線(UV)光源以加強雙層藍光片；而韓國三星電子同時也投入第四代光碟片的開發，也許是因為後起之故，他們達成的數據較低，容量每片40GB，但他們的技術可用在單層藍光DVD上，預計在明年達到50GB。總結來說，要看到第四代光碟片的普及還需要相當久的時間，如果每代光碟技術是間隔五年，那第三代光碟恐怕連第一年都還沒正式開始。但研發總是走在產品之前，沒有什麼意外的話，我們知道第四代光碟片將會是全像技術發揚的時代，而且這些技術可能會先出現在藍光光碟上，作為中間加強版的密技。

全像儲存技術(以下簡稱全像術)的基本工作方式，是將一道雷射光分成兩束，第一道光datawave(資料波)穿過LCD或類似的空間光學調變器後，也就是經過一道二維影像，將該影像投影到全像物質，這物質經常是使用一種特殊的晶體，或是光聚合物Photopolymer；另一道光則不經過影像，而是直接投射上去，稱為referencewave(參考波)。這兩道光打到晶體表面產生干涉現象，產生波峰與波谷黑白影像，影像資料因此儲存在晶體中。

全像術寫入時是寫入一個二維影像，也就是有能力將一張照片上所有資料同時寫入的意思。要讀取該資料的動作比較簡單，只要打入一道雷射光，便可以得到之前在特殊角度下儲存的資料。一般介紹全像術的文章都會提到速度的問題，由於全像術的寫入與讀出都是一個二維影像，所以有機會比循序操作的硬碟機或記憶體快。

但這種說法有個盲點，現在用來產生影像與讀取影像的電子元件，如LCD、CCD與CMOS都是循序操作的，不然怎麼與CPU等其他電腦零件溝通呢？也就是說加速是有，但受限於系統上其他電子零件，並沒有二維加速這種事。

值得一提的是，全像術具備RAID部分功能，當資訊被儲存在全像物質內，如果不小心將這個全像物質打破變成兩塊，任何一塊依然儲存有全部的影像資料，只是解析度變差些。這意味著使用全像術的光碟片可以設計成自動備份功能，當受到有限度損毀時，還可以想辦法取出全部資料。