1. CPU领域的计算时钟速度正在趋近于理论物理极限,摩尔定律正在减速或失效。但存储领域的数据密度的情况远非如此:

A. 当前消费级存储介质的密度最大值是1.66*10的12次方(比特/立方厘米)

B. 研究中获得的最大数据密度是2.5*10的25次方(比特/立方厘米)

C. 理论上的最大数据密度是1.53*10的67次方(比特/立方厘米)

从我们当前的位置,以每年30%的乐观数据密度增长速度,将需要 434 年才能达到最大理论极限,如果每年 20%则需要 697 年,每年10%则需要 1329 年。

2. 即使数据密度提高速度放缓,存储介质的可靠性(平均故障间隔时间)仍将继续增加, 并且可以说具有更光明的前景。

3. 由于人类对数据需求的增长速度,未来开发更低 GB 小时成本的存储机制具有很强的经济动机。因此数据密度/存储介质可靠性不能持续提升是小概率事件。

简单来讲,随着存储密度和硬盘寿命的增加,永久存储价格将在未来不断降低。

且随着人类数据/网络事业的不断增长,人类将有巨大的经济动机来使得上述可能变为现实。

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Discussion

请问A,B,C的数据是哪里来的。

我的知道的内容是: 虽然制程让部件尺寸可以做得更小,但memory不知道什么原因就是要占那么多面积,缩不了(会漏电?)。

https://www.zhihu.com/question/290382241

*另外其实隧穿一直都有发生,所以gate里栅栏的尺寸一直在十几nm左右,都是用冗余之类的手段去对抗隧穿/漏电

以下数据来自ChatGPT

A. 目前消费级存储介质的最大密度数据来自于存储制造商西部数据(Western Digital)的官方网站。他们在介绍自己的 14TB 硬盘时提到了这个数字。

B. IBM 研究人员在单个磁性原子上实现了存储一个比特的突破性研究,据称该技术可以实现每立方厘米 2.5 x 10^25 bit 的数据密度。这篇文章发表在《Nature》杂志上,文章题目为 "A single-atom magnetic memory",发表时间为 2017 年。这项技术仍处于实验室阶段,还需要进一步的研究和开发才能应用于实际生产。

C. 理论上的最大数据密度可以追溯到量子力学和热力学等领域的理论研究,具体数值的论文或者报道比较多。这里我们可以参考一篇发表在《Scientific American》杂志上的文章,题目为 "The Ultimate Memory: How to Create the Human Memory Chip",作者为 R. Colin Johnson,发表时间为 2012 年。

"A single-atom magnetic memory" 是一篇发表在《Nature》杂志上的文章,由 IBM 研究人员撰写。这篇文章报道了一项研究成果,即在单个磁性原子上实现了存储一个比特的突破性研究。

该研究采用了扫描隧道显微镜和自旋极化力显微镜等先进技术,将一个单个铁原子放置在铜表面上,并使用自旋极化力显微镜来控制和读取铁原子的自旋状态。研究人员通过改变磁场的方向来控制铁原子的自旋状态,从而实现了在单个原子上存储一个比特的信息。

这项研究的突破意义在于,它打破了传统存储器的制约,通过单个原子实现比特级别的存储。这种存储方式具有非常高的存储密度和稳定性,可以为未来的存储器技术提供新的思路和途径。不过,这项技术仍处于实验室阶段,还需要进一步的研究和开发才能应用于实际生产。

"The Ultimate Memory: How to Create the Human Memory Chip" 是一篇发表在《Scientific American》杂志上的文章,作者是 R. Colin Johnson。这篇文章提出了一种新型的计算机存储器,称之为“人类记忆芯片”(Human Memory Chip)。这种存储器的设计灵感来源于人类大脑的神经元网络,能够模拟人脑的信息处理方式和记忆机制。

该存储器的基本单元是一个人造的神经元,每个神经元由一个光学或电子器件构成,能够模拟人脑神经元的兴奋和抑制状态。这些神经元通过光或电信号连接起来,形成一个三维的神经元网络,可以存储和处理信息。据作者估计,这种存储器的存储密度可以达到每立方厘米 1.53 x 10^67 bit 左右,远远超过当前任何存储器的存储密度。

尽管这种存储器的设计非常有前途,但是要实现它还需要克服很多技术难题,例如制造光学或电子器件、构建三维神经元网络、设计信号传输和控制系统等。目前,这种存储器仍然处于理论和实验阶段,尚未应用于实际生产和商业化。

第3说的给我感觉是 让物理/技术 为 人类的需求让路....

就算技术允许,现在的DRAM/SRAM确实可以做得更小,但良率问题就决定了肯定不会这么做(这是现在的物理/材料决定的良率,不是因为工艺不精的问题)

我觉得你混淆了磁盘存储器和半导体存储器的区别。硬盘容量和DRAM/SRAM没有直接的关系,因为它们是不同类型的存储器。

硬盘是一种磁盘式存储器,使用磁性材料在磁盘上存储数据。硬盘的容量取决于磁盘的尺寸、磁性材料的密度、磁头的精度等因素。在计算机系统中,硬盘通常用于长期存储大量数据,例如操作系统、应用程序、文档、媒体文件等。

DRAM和SRAM是一种半导体存储器,使用晶体管和电容器等元件存储数据。它们通常用于计算机系统中的临时存储,例如系统内存、高速缓存、寄存器等。DRAM和SRAM的容量取决于制造工艺、存储单元的大小、芯片的面积等因素。在计算机系统中,DRAM和SRAM的容量通常相对较小,但是它们具有快速的读写速度和低功耗等优点,因此常用于需要高速访问的场景。

因此,硬盘容量和DRAM/SRAM没有直接的关系,它们是不同类型的存储器,用于不同的存储需求。

话说,它根本没提到磁极能保持多久的问题。那样可行的话,等于在更微观的级别解决了隧穿问题。假如加上另外的方式(我觉得是科幻),它可以被量产,那等于现在半导体也还有缩放空间

技术突破不就取决于理论上的可能性+实际中的需求吗?单就存储技术来说,还有量子存储、光存储、DNA存储、基于人工智能的存储、聚合存储等等充满想象力的发展方向。而且随着信息世界的不断发展,储存数据的需求也在不断上升,我很难相信现在的水平就是人类的极限了。

不妨先定一个小目标,

存储整个地球的影像(气象、温度、湿度、风、树、河流、山川、平原、高原、人类行为等)如何?

我们姑且不论当硅基芯片突破 1nm 之后,量子隧穿效应将使得“电子失控”,芯片失效的问题。

任何存储数据的行为皆是熵减的过程,需要耗能的。

而就算给地球装一个戴星球,恐怕也无法提供足够能量存储得了地球上所有物质、生物(蓝藻、病毒、人类)的行为历史数据。

是啊,所以我才说“已知的物理和技术上已经到极限了”,其实5年后的事我都不太愿意推测,太多变数了。不过,“不可行”的变数也是属于这里面

我唯一愿意推测的就是AGI,因为似乎确实很可行。AGI出现的话,很多事就变得没意义了,所以我才不太愿意讨论其他感觉特别远的事。 这里的AGI指:不一定需要有“意志”这么复杂/高级的内容,解题能力在1个人类范围(包括所有学科)就够了;需要一定的自我迭代能力,那需要的条件似乎更简单了,能在10年内满足:

1. 神经网络尺寸缩水,这是我最近见到比较出乎我意料的内容

2. 神经网络加速器的进步,现在的npu结构,和以后的neuromorphic结构。

3. blockchain的匿名性,这也是defi在这方面有意义的事。Agi大概也不能超越现在的加密学,最多大概能找出一些相对省时一点的破解算法。那样的话,它的活动就很受限制了。有defi的话,它可以生成各种黄赌毒内容赚钱,然后通过匿名分配需要做的软硬件拆解给人类 来保证不会被反推。

*4.假如这个社会变得更绝望的话,就会有更多AGI信仰者,他们能为AGI保障运行和备份的地方,和干各种违法犯罪的事

https://fuse.wikichip.org/news/7343/iedm-2022-did-we-just-witness-the-death-of-sram/

看这个sram的缩放最直观,知乎找不到了,不过其实几年前已经有人展示过