记录与计算机存储相关的过往(连载二十):量子开启存储新篇章
专栏
对存储密度的渴望,让人们不断地向物质底层挖掘,最终进入了以纳米为单位的世界。从巨磁阻磁头开始,规则就变得不一样了。量子效应的出现为开发新一代的存储设备提供了很好的思路,比如现在众所周知的闪存。

量子时代
一纳米是十亿分之一米。这个数字太小,以至于绝大多数人都不会对它有什么明确的概念。在这种尺度上能够容纳的原子数量往往只有几十个到几百个,量子效应开始变得明显起来,那些围绕着原子核神出鬼没的电子,竟然会拥有穿墙的能力:在两层导体之间夹一片纳米级厚度的绝缘体,在导体上施加一个电压,电子居然有机会穿过去。这种效应被叫做量子隧道效应。
量子隧道效应决定了微电子器件发展的极限,也为存储设备的开发提供了思路。1978年,乔治·佩里格斯在英特尔发明了可擦除可编程只读存储器(EPROM),在这种存储器中,行列相交的每个存储单元都有两个晶体管,之间被一层薄氧化层隔开,其中一个被叫做浮栅,另一个被叫做控制栅。浮栅和行电路之间被控制栅隔开,而只要这条线路能够接通,存储的值就是1;否则就是0。
要想把存储的1变成0,就需要用到隧道效应来改变电子的分布状态:给浮栅上施加一个10伏左右的电压,电流就会从列电路流出,流过浮栅后流向地线。在这一过程中,栅极激发的电子会被推向氧化物薄层,形成壁垒,阻止浮栅和控制栅接通。当侦测到浮栅流向地线的电流超过50%时,就认为浮栅和控制栅已经隔开,存储的值变成0。
EPROM的优势在于它在断电时依然能够保留数据。它存储的只是电路的通断状态,可以用电流来读取,而不需要像内存那样不断地刷新。但是,这种存储装置的擦除很麻烦,需要用到特殊的紫外线灯才行。显然,这并不适合家庭使用。
后来,佩里格斯离开了英特尔,建立了Seeq科技公司,并且开发出了比EPROM更适用于家用存储的芯片:电可擦除可编程只读存储器,简称EEPROM。这种存储芯片还有一个响亮的名字,叫做闪存。
专利之争
大概20年后,闪存芯片已经发展成熟,阻碍它成为大众化存储工具的高墙已经快被推倒。
只需要合适的接口和控制芯片,闪存芯片就能成为个人计算的最好搭档。一些公司不约而同地瞄准了USB接口这一正在成为标准的接口方式,并且引发了几场旷日持久的专利权之争。
1999年4月,以色列的M-Systems公司在美国申请闪存专利时,没有想到有几位中国人正在申请中国的闪存专利授权。1999年11月,邓国顺和成晓华创办的朗科公司研发出了最早的闪存,马上申请了发明专利,并在2002年发布了授权。
2002年9月,深圳朗科公司以专利权受到侵犯为由,将北京华旗公司告上法庭,还牵连了联想等厂商。作为反击,华旗马上向中国知识产权局专利复审委员会提出宣告朗科专利无效的请求,九个月后,M-Systems公司也提出了同样的请求。旷日持久的诉讼就此开始,持续了四年时间。
而这四年,正是闪存一跃成为市场宠儿的黄金时光。移动存储行业的高速增长带动闪存的销量以每年超过20%的速度增长,软盘在来势汹汹的闪存面前毫无悬念地败下阵来。闪存几乎已经成了家庭电脑用户文件迁移的标准装备,而它的专利归属,还依然深陷迷雾之中。
直到2006年7月,这一纠纷才告一段落。在诸多国家部门的调解下,华旗和朗科终于达成一致,朗科撤销了对华旗的侵权起诉,而华旗也放弃了对朗科宣告专利无效的申请。闪存发明权归于朗科,而这家企业定下了专利申请、专利维权和专利运营的三步走战略,尝试依靠自身研发力量和专利授权来获得收入。
2006年,朗科向美国得克萨斯州联邦法院递交诉状,控告美国PNY公司侵犯了一项在美国申请的闪存基础性专利。朗科开始实践它的专利维权了。
(作者简介:猛犸,科技作者,宅属性。关注信息技术及其给生活带来的影响,为多家科技、新闻媒体撰稿)