「大容量光ストレージ技術の開発」 (中間評価)分科会 資料 5-2 資料 5-2 プロジェクトの概要説明 大容量光ストレージ第1回分科会 (公開セッション) 1.開会、分科会の設置、資料の確認 2.分科会の公開について 3.評価実施方法について 4.評価報告書の構成について 5.プロジェクトの概要説明 Ⅰ.事業の位置付け・必要性 Ⅰ.事業の位置付け・必要性 Ⅱ.研究開発マネジメント Ⅲ.研究開発成果 Ⅳ.実用化・事業化の見通し 1 Ⅰ.事業の位置付け・必要性 独法NEDO 独法NEDO電子・情報技術 NEDO電子・情報技術開発部 電子・情報技術開発部の 開発部の重点課題 NEDOの役割 IT戦略本部 IT利活用による「元気・安心・感動・便利」社会の実現(e-Japan戦略Ⅱ) 総合科学 技術会議 時間、空間に制約されないライフライン(ネットワークがすみずみまで行き渡った社会) 便利で安心安全な質の高い生活と、効率的で活気のある元気な社会の実現 NEDO中期目標 電子政府、シミュレーション 産業界のニーズ、技術革新の態様 等を調査・研究し、加えて、研究開発 評価と業務評価を実施することによ り機動的・効果的・効率的に業務を 実施する。 高度な情報通信(IT)社会の実現 IPを用いた各種のアプリケーション 技術シーズの発掘、中長期的プロジェ クト及び実用化開発までの各段階の 研究開発を高度なマネジメント能力 を発揮しつつ実施することにより新技 術の市場化を図る。 いつでも、だれでも、どこでも(ユビキタス) Application Layer 高信頼性サーバ Human Interface 電子商取引 基 盤 教育 PDA、Wearable PDA、 Computer デジタル情報家電 ユーザビリティ技術 User-friendlyなヒューマン・インタフェース、ディスプレイ、相互運用性、セキュリティ機能の向上 ストレージ・メモリ技術 中 核 遠隔XX 小型・大容量HD、高速大容量、 低消費電力の不揮発性メモリ コンピュータ技術 IT社会の基盤を構成する、 高い可用性、信頼性 ネットワーク技術 基幹系ネットワークの高速大容 量化、高速ワイヤレス通信 半導体技術 半導体デバイスの高集積化、低消費電力化、設計効率化、多品種少量生産、PFC対策 我I がT 国産 産業 業の 発国 展際 の競 促争 進力 の 強 2 化 Ⅰ.事業の位置付け・必要性 2001 電子・情報技術プロジェクト一覧 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 NEDO 中期目標 システムLSI設計(F21) システムLSI設計(F21) と能誰 な力も るをが 高創自 度造由 な的な 情か情 報つ報 通最の 信大発 限信 ( Iに・ T発共 ) 社揮有 会すを のる通 実こじ 現とて が、 個 可々 能の HALCAプロジェクト HALCAプロジェクト デバイス プロセス 技術 高効率マスク製造技術(F21) 高効率マスク製造技術(F21) EUV露光システムの開発(F21) EUV露光システムの開発(F21) 次世代半導体 デバイスプロセス 技術 高密度プラズマ装置 高密度プラズマ装置 超高密度Si技術 超高密度Si技術 積層メモリチップ技術開発(F21) 積層メモリチップ技術開発(F21) 実装技術 環境技術 ネットワーク 技術 エッチングガスの代替ガス・プロセス エッチングガスの代替ガス・プロセス 先端的デバイスプロセス装置 先端的デバイスプロセス装置 フォトニックネットワーク技術 フォトニックネットワーク技術 ブロードバンド 基盤技術 超電導ネットワークデバイス 超電導ネットワークデバイス 高周波デバイス開発 高周波デバイス開発 高信頼化 技術 半導体アプリチップ(高信頼サーバ)(F21) 半導体アプリチップ(高信頼サーバ)(F21) ストレージ技術 不揮発性 メモリ技術 次世代強誘電体メモリ(FeRAM) 次世代強誘電体メモリ(FeRAM) 半導体アプリチップ(MRAM)(F21) 半導体アプリチップ(MRAM)(F21) デジタル情報基盤(F21) デジタル情報基盤(F21) 情報家電 情報家電等の ユーザビリティ 技術 情報システム の高度化・ 高信頼化 大容量光ストレージ技術 大容量光ストレージ技術 エネルギー使用合理化液晶デバイスプロセス技術 エネルギー使用合理化液晶デバイスプロセス技術 ディスプレイ 技術 ユビキタス IT化 次世代PDP技術開発(F21) 次世代PDP技術開発(F21) 産我 業が 発国 展経 の済 促の 進牽 引 役 と し て の IT戦略 総合科学 本部 技術会議 I T 利 活 用 に よ る 「 元 気 ・ 安 心 ・ 感 動 ・ 便 利 」 社 会 の 実 現 ( e-Japan ストレージ・ メモリ技術 ネットワークの 高速大容量化 フェムト秒テクノロジー フェムト秒テクノロジー ワイヤレス 技術 コンピュータ 技術 半導体デバイ スの高集積化・ 低消費電力化・ 多品種少量生 産化 インクジェット法による回路 インクジェット法による回路 基板製造技術開発(F21) 基板製造技術開発(F21) 実用化補助 政策目標 MIRAIプロジェクト(F21) MIRAIプロジェクト(F21) 戦 略 Ⅱ ) 3 有機デバイス開発 有機デバイス開発 Ⅰ.事業の位置付け・必要性 便時 利間 で、 安空 心間 安に 全制 な約 質さ のれ 高な いい 生ラ 活イ とフ 、ラ 効イ 率ン 的( ネ でッ 活ト 気ワ のー あク るが 元す 気み なず 社み 会ま ので 実行 現き 渡 っ 3た 社 会 ) 大容量光ストレージ技術の開発 現状と課題 ○現 状 ・ストレージ分野では、3.5 ・ストレージ分野では、3.5型の 3.5型のHDD 型のHDDを中心に、海外企業が強いが、小型( HDDを中心に、海外企業が強いが、小型(2.5 を中心に、海外企業が強いが、小型(2.5型)分野では、我が国企業が圧 2.5型)分野では、我が国企業が圧 倒的なシェアを確保 ・情報量の急激な伸びにより、ストレージの大容量化・小型化が着実に進展 ・今後、情報家電の普及に伴い、高精細な動画を含めた情報コンテンツを自由に利用できる超大容量・小型 ストレージの需要が増大 ○課 題 ・情報家電の普及に伴い、今後需要増大が期待される、超大容量・小型ストレージ分野において、我が国の ・情報家電の普及に伴い、今後需要増大が期待される、超大容量・小型ストレージ分野において、我が国の 競争力を確保 競争力を確保 HDD全体 全体 Samsung その他 6% 1% 富士通 4% 東芝 6% Hitachi GST 17% Western Digital 17% ノートPC向け ノート 向け Seagate 29% Seagate 富士通 5% 15% 261M 台/年 年 44M 台/年 年 Maxtor 21% 東芝 27% Hitachi GST 54% (TrendFOCUS 2003) ) HDDの市場シェア の市場シェア 4 大容量光ストレージ技術の開発 Ⅰ.事業の位置付け・必要性 研究開発目標 ・従来技術の延長では実現が困難な1テラビット 従来技術の延長では実現が困難な1テラビット/ 1テラビット/inch2級の高密度と記録再生の高速性を平成18 級の高密度と記録再生の高速性を平成18年度までに 18年度までに 実証する。 ストレージ技術の国際比較 1000 2 大容量光ストレージPJ 1Tbits/in HAMR (米NPJ) 1Tbits/in 2 事業原簿 P 事業原簿 14 大容量光ストレージPJ 300 Gbits/in 2 ReadRite/MMC 130 Gbits/in2 Seagate 170 Gbits/in2 日立 107 Gbits/in2 2 ReadRite/富士電機 146 Gbits/in 富士通 106 Gbits/in2 面 記 100 日立 52.5 Gbits/in2 録 密 IBM 35.3 Gbits/in 度 1 0 0 %/年 2 (Gbits/in ) IBM 12.1 Gbits/in2 ReadRite/Komag 63.2 Gbits/in2 Seagate 45 Gbits/in2 2 2 0 ~3 0 %/年? IBM 20.3 Gbits/in2 10 2 富士通 8 Gbits/in IBM 5 Gbits/in2 6 0 %/年 1 1995 Ⅰ.事業の位置付け・必要性 2000 2005 年度 2010 5 大容量光ストレージ技術の開発 メモリの高密度化(小型大容量化) HDD( (固定ディスク) 光ディスク(リムーバブル) 磁気だけによる 書き込みの限界 短波長化の限界 近接場光技術 光と磁気の融合による 大容量HDD 大容量 大容量光ディスク プロジェクト 6 プロジェクト概要 Ⅰ.事業の位置付け・必要性 事業原簿 P 事業原簿 26 プロジェクトの目的 プロジェクトの目的 市場規模 固定型ストレージ 2002年 5兆円/年 2005年 7.5兆円/年 ○ 1テラビット/inch2級の記録密度を近接場光技術等を用いて達成 ○ 急激に増加するネットワーク・モバイル情報に対応したストレージ技術の競争力強化 ◎ 世界の固定型ストレージ市場を席巻しうるナノ加工描画技術の確立。 研究開発内容 研究開発内容 ナノ加工描画 技術 ○大容量化のためには記録ピットの微小化が必要だが、 従来の短波長化では限界 ○近接場光を用いれば記録ビットは小さくなるが、記録・ 再生の高速化が必要 ○高速化を、近接場光発生効率が飛躍的向上するプラズ モンヘッド、高精細・高感度なナノパターンドメディア、高 感度な読み出し技術で実現 ◎上記を実現するための基盤となるシミュレーション技術・ ナノ加工描画技術等も開発 光磁気ハイブリッド記録 偏光ヘッド(再生) 原盤 テラビットストレージ 高感度検出 近接場光 ナノパターンドメディア プラズモンヘッド(記録) 記録セル(~20nm径) 低ノイズ サーボ信号 - ++ --- ++ 高透過率 ~20nm径 プロジェクトの目標 プロジェクトの目標 ○光ストレージ技術は我が国が先行しており、その先行性を将来にわたっても確固たるものとするだけでなく、HDD 分野 の優位性をも確立することができる。さらに近接場光デバイス・リソ等への応用も広がる。 ○当該技術を用いる超大容量ストレージ装置の市場占有率は2010年までに10%(815万台、省CO2量50.4万ト ン 2020年までに30%(6,300万台、省CO2量3.9百万トン )、2030年までに50%(27,000万台、省CO2量 16.7百 万トン )を想定 (省エネは大容量化によるドライブ数の低減) 7 近接場光デバイス技術の ベンチマーク Ⅰ.事業の位置付け・必要性 100 当Pj (プラズモン・プローブ) 米Stanford大 (C-aterture) 《シミュレーション》 《シミュレーション》 10 米Lucent (Very Small Aperture Laser) 性能(光利用効率) [%] 米HAMR-NPJ /CMU-Seagate (C-aterture) 《シミュレーション》 1 当Pj (プラズモン・プローブ) (最終目標:20nm) 事業原簿 P15 事業原簿 <参考:伝搬光> Blu-ray用 光ヘッド (各社) DVD用 光ヘッド (各社) 日本電気 (リング溝付開口) 0.1 当Pj (プラズモン・プローブ) (中間目標:35nm) 0.01 米Lucent、他 (ファイバ・プローブ) □ 学会発表レベル ( プラズモン増強型) ○ 実用化レベル 0.001 発光径 当Pj 記録マーク径 0.0001 10 100 性能(光スポット径) [nm] 1000 8 プロジェクトの経緯と今後の予定 Ⅰ.事業の位置付け・必要性 現在 9月 平成14年度 PJ 開始 平成15年度 平成16年度 NEDO事業 経済産業省事業 事業 予算推移 (委託額) PJ 事後 終了 評価 中間目標 達成 中間 評価 基本計画変更 平成17年度 平成18年度平成19年度 389M円 312M円 435M円 9 HDD市場動向 市場動向 Ⅰ.事業の位置付け・必要性 HDD世界市場 世界市場 情報家電分野 従来市場 2 サーバ プロバイダ/EC/ 銀行(企業) ノートPC 04 20 05 20 06 20 07 20 08 20 09 20 10 03 20 20 01 02 20 20 00 0 年 ノートPC 40 30 20 10 0 20 07 4 デスクトップPC 1.0" 1.8" 2.5" 3.5" 60 50 20 06 デスクトップPC 70 20 04 20 05 6 据置型 情報家電 20 03 新市場 20 02 STB/TV/ ホームサーバ 8 (M台) 100 90 80 20 01 モバイル 情報家電 車載/PDA カメラ/音楽 10 20 世界市場(兆円/年) 12 年 (右図: JEITA 世界の主要電子機器からみた半導体市場の 中長期展望2004) 10 大容量光ストレージ第1回分科会 (公開セッション) 1.開会、分科会の設置、資料の確認 2.分科会の公開について 3.評価実施方法について 4.評価報告書の構成について 5.プロジェクトの概要説明 Ⅰ.事業の位置付け・必要性 Ⅱ.研究開発マネジメント Ⅱ.研究開発マネジメント Ⅲ.研究開発成果 Ⅳ.実用化・事業化の見通し 11 5. プロジェクトの概要説明 Ⅱ.研究開発マネジメント プロジェクト概要 事業原簿 P 事業原簿 26 プロジェクトの目的 プロジェクトの目的 市場規模 固定型ストレージ 2002年 5兆円/年 2005年 7.5兆円/年 ○ 1テラビット/inch2級の記録密度を近接場光技術等を用いて達成 ○ 急激に増加するネットワーク・モバイル情報に対応したストレージ技術の競争力強化 ◎ 世界の固定型ストレージ市場を席巻しうるナノ加工描画技術の確立。 研究開発内容 研究開発内容 ○大容量化のためには記録ピットの微小化が必要だが、従来 の短波長化では限界 ○近接場光を用いれば記録ビットは小さくなるが、記録・再生の 高速化が必要 ○高速化を、近接場光発生効率が飛躍的向上するプラズモン ヘッド、高精細・高感度なナノパターンドメディア、高感度な読 み出し技術で実現 ◎上記を実現するための基盤となるシミュレーション技術・ナノ 加工描画技術等も開発 ナノ加工描画 技術 光磁気ハイブリッド記録 原盤 ナノパターンドメディア 記録セル(~20nm径) 低ノイズ サーボ信号 偏光ヘッド(再生) テラビットストレージ 高感度検出 近接場光 プラズモンヘッド(記録) - ++ - -- ++ 高透過率 ~20nm径 プロジェクトの目標 プロジェクトの目標 ○光ストレージ技術は我が国が先行しており、その先行性を将来にわたっても確固たるものとするだけでなく、HDD 分野 の優位性をも確立することができる。さらに近接場光デバイス・リソ等への応用も広がる。 ○当該技術を用いる超大容量ストレージ装置の市場占有率は2010年までに10%(815万台、省CO2量50.4万トン 202 0年までに30%(6,300万台、省CO2量3.9百万トン )、2030年までに50%(27,000万台、省CO2量16.7百万トン )を想定 (省エネは大容量化によるドライブ数の低減) 12 5. プロジェクトの概要説明 Ⅱ.研究開発マネジメント 事業原簿 P 事業原簿 21 事業の目標 事業全体の目標(平成18年度): 2級の高密度と記録・再生の高速 記録面密度 1テラビット/inch 記録面密度 1テラビット/ 性を実証する光記録技術の開発。 要素技術を取捨選択・融合 中間目標(平成16年度): 記録面密度 300ギガビット/inch2級を可能とする各種要素技術を 記録面密度 300ギガビット/ 開発。 三つの研究テーマ ① 近接場光基盤評価技術開発 ② 近接場光媒体技術開発 ③ 近接場光記録再生技術開発 13 5. プロジェクトの概要説明 Ⅱ.研究開発マネジメント 中間目標 事業原簿 P 事業原簿 30 ①近接場光基盤評価技術 ・基本計算機能の実現 ・誤差10nm以下の微細加工 ・偏光制御光学系で、300Gbit/inch2対応の分解能をもつプローブの開発 ・誤差1.5nm(σ)以下の高精度プロービング機構 ・60nm径の記録マークを信号強度比30dB以上で検出できることを 実証 (産総研・スーパーレンズ) ②近接場光媒体技術 ・ ~35nm径(300Gb/inch2)のピットのナノ加工技術・配列化技術の開発 ・300Gb/inch2級に対応する磁区記録可能とする媒体技術の開発 ③近接場光記録再生技術 ・35 nm 径の光スポット発生 ・近接場光ヘッドの浮上走行(浮上量 35 nm 以下) ・300 Gb/inch2 級記録実証可能な評価システムの開発 14 5. プロジェクトの概要説明 中間目標の具体的イメージ Ⅱ.研究開発マネジメント 中間目標: 300Gb/inch2 (評価) 偏光制御ヘッドシステム(再生) メディア・光学設計 (媒体) 事業原簿 P 事業原簿 31 誤差10nm以下 の微細加工 ナノパターンドメディア 誤差1.5nm(σ)以下の高精度プロービング機構 近接場光数値解析 基本計算機能の実現 テラビットストレージ 記録セル(~35nm径) ハイブリッド化 (記録) 300Gb/inch2に対応する 磁区記録可能媒体 プレーナ・プラズモンヘッド(書込み) --- ヘッド・メディアイ ンターフェース 35nm径の光スポット ++++ ヘッド浮上量 35nm以下 300Gb/inch2級記録実証可能な評価システム 5. プロジェクトの概要説明 大容量光ストレージ研究計画 事業原簿 P 事業原簿 38 Ⅱ.研究開発マネジメント H14 H15 H16 H17 15 H18 要素技術開発・中間目標達成 1Tbit/inch2要素技術開発・最終目標達成 中間評価 中間目標 基盤評価G 300Gbpsi 基盤評価技術開発 300Gbpsi 媒体 媒体G 最終目標 要 素 1Tbpsi 基盤評価技術開発 ・シミュレータ 技 ・プロセス 術 ・評価ツール & 1Tbpsi 方 媒体 式 絞 込 み 記録再生G 近接場光記録!! 近接場光記録 300Gbpsi 要素技術 1Tbpsi 要素技術確立 300Gbpsi Proto-Type 16 5. プロジェクトの概要説明 1 Tbit/inch2 級を実現する技術課題 Ⅱ.研究開発マネジメント 1Tb/inch2 を実現するためには 事業原簿 P 事業原簿 39 (評価) 偏光制御ヘッドシステム(再生) メディア・光学設計 導波路 (媒体) ナノパターンドメディア 微小開口 (~20nm径) 高C/N比 テラビットストレージ 記録セル(~20nm径) 低ノイズ 高熱安定性 ハイブリッド化 (記録) サーボ信号 小型薄型化 プレーナ・プラズモンヘッド(書込み) --- ヘッド・メディアイ ンターフェース スポット径 <20nm 近接場光 高分解能 高効率 5. プロジェクトの概要説明 ++++ 高生産性 17 各研究項目の関連性 Ⅱ.研究開発マネジメント ハイブリッド記録再生 ①近接場光基盤評価技術 近接場光プローブ構造 (near-field optical probe) Plasmon 事業原簿 P 事業原簿 42 記録信号 再生信号 recording signal reproduced signal ③近接場光 記録再生技術 Metal Si 光源素子 再生素子 reproducing device 近接場光 optical nearfield ナノ加工描画技術 記録媒体 recording medium 近接場光発生デバイス optical nearfield generating device ナノ立体構造作製 シミュレーション (nano-fabrication) (simulation) ナノパターン評価 (nano-pattern measurement) 電子ビームマスタリング (electron-beam mastering) ナノインプリント (nano-imprint) ヘッド高速走行技術 システム化 技術 プローブヘッ 1Tb/in2 光メモリ 光・磁気ハイブリッド 記録セル Probe ド head Optical near field 近接場光 (optical and magnetic hybrid recording cell) ポジショナ スライダー 原盤 positionor slider (master disk) 記録媒体 高性能記録膜 ナノパターンドメディア recording medium (nano-patterned media) Disk motion ディスクの回転 ②近接場光媒体技術 全体構成イメージ 18 5. プロジェクトの概要説明 基盤評価グループの役割と分担 Ⅱ.研究開発マネジメント 事業原簿 P 事業原簿 36 プロジェクト共通の基盤要素技術であるので、他テーマとの連携を強く 保ちながら研究を推進し、その成果を速やかに供する 本グループの役割 近接場光記録再生用ヘッド、記録媒体を作製する上で必要な下記技術を開発する。 ①その要素を設計するためのシミュレーション技術 → 近接場光数値解析ソフトウェア 近接場光数値解析ソフトウェア ②ナノ精度での立体構造を加工作製する技術 → ナノ精度立体構造作製技術 ナノ精度立体構造作製技術 ③高分解能かつ高速に記録ビット構造を計測する技術 → 高分解能近接場光評価技術 高分解能近接場光評価技術 (超高分解能プローブ計測技術) (超高分解能プローブ計測技術) ④微弱な再生信号光を高感度に検出する評価技術 → 高分解能近接場光評価技術 高分解能近接場光評価技術 (近接場光再生評価技術) ①数値解析ソフトウェア ④近接場光再生評価 1Tb/in2 相当のビット上を走 査し、再生信号評価 デバイス構造設計 微 小 ヘッド 媒体 ヘッド 開 価 口 評 ヘ 造 ッド 構 体 作 媒 ②ナノ精度立体構造 製 ③超高分解能プローブ 作製技術 計測技術 19 5. プロジェクトの概要説明 予算推移 Ⅱ.研究開発マネジメント 事業原簿 P 事業原簿 41 大容量光ストレージPJ予算推移(百万円) 年度 H14 H15 H16 H17 H18 委託先 (財)光産業技術振 興協会 (独)産業技術総合 研究所 総計 373 267 加速資金 33 417 16 12 18 389 312 435 (財)光産業技術振興協会契約分予算内訳(百万円) 年度 H14 H15 H16 H17 H18 研究項目 ①近接場光基盤評価技 術 130 59 98 ②近接場光媒体技術 100 161 194 ③近接場光記録再生技 術 143 80 125 総計 373 300 417 20 5. プロジェクトの概要説明 事業原簿 P 事業原簿 研究員数推移 Ⅱ.研究開発マネジメント 大容量光ストレージPJ研究員数推移 年度 H14 研究項目 H15 H16 H17 H18 ①近接場光基盤評価技術 光協会 27 21 20 (20) (20) 産総研 6 6 6 17 20 20 (20) (20) 24 16 15 (15) (15) 光協会 68 57 55 (55) (55) 産総研 6 6 6 ②近接場光媒体技術 光協会 ③近接場光記録再生技術 光協会 総計 21 5. プロジェクトの概要説明 研究開発内容 (基盤評価技術 基盤評価技術) 基盤評価技術 Ⅱ.研究開発マネジメント デバイス設計 微小開口ヘッド 媒体構造評価 事業原簿 P 事業原簿 49 → 高精度シミュレーション技術 → ナノ精度立体構造作製技術 → 高分解能記録ビット構造計測技術 ス テップイン方式による高精度計測 ナ ノ立体構造作製技術に よ る高効率 微小開口形成 探針 試料 近接場光 測定点 測定される形状 データビット上を走査 したときのビット有無 による信号強度比 媒体 遮光膜 偏光+開口形状制御 により 10倍以上の高コントラスト比 倍以上の高コントラスト比 入射光 シミュレーションによる 高効率 近接場光発生 構造設計 偏光制御し、微小開口近傍まで導光 22 5. プロジェクトの概要説明 研究開発内容 (媒体技術 媒体技術) 媒体技術 Ⅱ.研究開発マネジメント 事業原簿 P 事業原簿 56 表面記録媒体: 1Tb/in2 → 記録セルサイズ ~20nm 通常媒体(結晶粒の大きさに分布を持つ多結晶体 or アモルファス) → エッジ不明確(低CR)、記録熱不安定 機械的サーボだけでは位置決め不能(テラ媒体) 溝 電子ビームマスタリング 非記録材料 高性能記録膜材料 ナノインプリント+ 自己組織化で加工 溝形成 記録セル ~20nm 原盤 ディスク 高熱安定性 サーボ信号 ナノパターンドメディア(記録セル位置制御) 23 5. プロジェクトの概要説明 研究開発内容 (記録再生技術 記録再生技術) 記録再生技術 Ⅱ.研究開発マネジメント 入射光 高効率集光素子 [SIM] 事業原簿 P 事業原簿 63 効率を上げる方法:SIM :SIMを 効率を上げる方法 を 効率を上げる方法:SIM :SIMを を組合せた 組合せた 効率を上げる方法:SIM :SIM プラズモンプローブ近接場光ヘッド プラズモンプローブ近接場光ヘッド 低浮上スライダー アクチュエータ ABS面 20nm以下安定浮上 以下安定浮上 プラズモン プローブ 入射光 プラズマ振動でエネルギを局在化 ⇒ ~20nmφ φ径、効率=1~ % 径、効率 ~10% 近接場光 + + + + +金属散乱体 + + パターン間 8nm の時の計算値 スポット径 [nm] 光強度 5 nm peak = 3500x 5 nm y (nm) 金属パターン 100 40 30 10 20 1 10 x (nm) プラズマ振動 0 対応記録密度 対応記録密度[[Tb/in2] 偏光 方向 - - - - 記録媒体 近接場光ヘッド 0.1 0 5 10 ヘッドヘッド- ディスク間隔 [nm] 24 5. プロジェクトの概要説明 研究開発の実施体制 研究体制スキーム Ⅱ.研究開発マネジメント 事業原簿 P 事業原簿 72 研究体制スキーム 研究開発責任者 大津 元一 研究体制 独立行政法人 共同実施 (財) 光産業技術振興協会 産業技術総合研究所 25 5. プロジェクトの概要説明 Ⅱ.研究開発マネジメント 研究開発の実施体制 PLの役割 事業原簿 P 事業原簿 1.プロジェクトの目標達成 2.研究開発の進捗把握 3.プロジェクトの実施体制 4.予算配分 5.研究者の成果の評価 26 5. プロジェクトの概要説明 研究開発の実施体制 事業原簿 P 事業原簿 73 開発体制図(光産業技術振興協会) Ⅱ.研究開発マネジメント (財)光産業技術振興協会 大容量光ストレージ推進機構 研究主体 執行委員会 代表 事業実施評価 委員会 副代表 執行委員・・・・ 運営委員会 研究開発責任者 大津 元一 ︵ 1 ︶ 近接 場光基 盤評 価技 術研 究開発 グループ ︵2︶近接場光媒体技術研究開発 グループ ︵3︶近接場光記録再生研究開発グループ ︵4︶多層テラバイト光メモリ研究会 知的財産権専門委員会 国際標準化専門委員会 市場創出専門委員会 ︵5︶ホログラムメモリ調査研究委員会 実用化委員会 研究企画調整会議 27 5. プロジェクトの概要説明 Ⅱ.研究開発マネジメント 研究開発の実施体制 参加企業と研究場所(光産業技術振興協会) 事業原簿 P 事業原簿 74 経済産業省 新エネルギー・産業技術総合開発機構 (財)光産業技術振興協会 研究開発責任者 近接場光基盤評価技術 研究開発グループ 開発参加企業: ◎東工大、○富士通、○リコー、 ○SII、日立、群馬大 近接場光媒体技術 研究開発グループ 開発参加企業: ◎東芝、パイオニア、日立、富士通、 日立マクセル 近接場光記録再生技術 研究開発グループ 多層テラバイト光メモリ研究会 ホログラムメモリ 調査研究委員会 研究開発場所: 東工大、光協会、富士通、リコー、 SII、日立、群馬大 研究開発場所: 東芝、日立マクセル、富士通、 日立 開発参加企業: ◎日立、コニカミノルタオプト 研究開発場所: 日立、コニカミノルタオプト 参加企業: ◎河田 聡 教授(大阪大学) 参加企業: ◎山本 学 教授(東京理科大) 大容量光ストレージ推進機構 ◎:グループリーダ ○:サブリーダ 28 5. プロジェクトの概要説明 研究開発の実施体制 開発体制図(産業技術総合研究所) Ⅱ.研究開発マネジメント 事業原簿 P 事業原簿 75 (独)産業技術総合研究所 理事長 企画本部 総括企画主幹 産学官連携部門長 連携業務室長 財務会計部門長 経理室長 近接場光応用工学 研究センター センター長 スーパーレンズ・ テクノロジー・ チーム 29 大容量光ストレージ第1回分科会 (公開セッション) 1.開会、分科会の設置、資料の確認 2.分科会の公開について 3.評価実施方法について 4.評価報告書の構成について 5.プロジェクトの概要説明 Ⅰ.事業の位置付け・必要性 Ⅱ.研究開発マネジメント Ⅲ.研究開発成果 Ⅲ.研究開発成果 Ⅳ.実用化・事業化の見通し 30 5. プロジェクトの概要説明 Ⅲ.研究開発成果 成果概要と達成度 (基盤評価技術) 事業原簿 P 事業原簿 90 ①近接場光数値解析ソフトウェア 近接場光数値解析ソフトウェア ①-1 電磁界解析によるシミュレーションソフトウエア作成 異方性媒質対応 ①- FDTD電磁界解析によるシミュレーションソフトウエア作成 電磁界解析によるシミュレーションソフトウエア作成 異方性媒質対応 ①-2 シミュレーション検証用光素子の試作 ①- シミュレーション検証用光素子の試作 ②ナノ精度立体構造作製技術 ナノ精度立体構造作製技術 ②-1 微小開口ヘッドの形成とプロセス開発 ②- 微小開口ヘッドの形成とプロセス開発 Si、 石英ヘッド試作(40nm開口) 、石英ヘッド試作( 開口) ②-2 高効率ヘッド 高効率ヘッド-媒体最適形状のシミュレーション ②- 高効率ヘッド 媒体最適形状のシミュレーション ②-3 近接場光 による加工 ②- 近接場光CVDによる加工 近接場光 Alドットを ドットを10nmの寸法・位置精度で形成 ドットを の寸法・位置精度で形成 ③高分解能近接場光評価技術(超 高分解能近接場光評価技術(超高分解能プローブ計測技術) 高分解能近接場光評価技術(超高分解能プローブ計測技術) ③-1 高精度ステップイン探針走査制御 高精度ステップイン探針走査制御 高精度化に必須な低接触力走査を実現 ③- 高精度ステップイン探針走査制御 高精度化に必須な低接触力走査を実現 ③-2 高アスペクト比先鋭短針によるナノパターンドメディアの評価 高アスペクト比先鋭短針によるナノパターンドメディアの評価 30nmドットを評価 ドットを評価 ③- 高アスペクト比先鋭短針によるナノパターンドメディアの評価 ④高分解能近接場光評価技術 高分解能近接場光評価技術(近接場光再生評価技術) 高分解能近接場光評価技術(近接場光再生評価技術) ④-1 偏光制御型三角開口プローブの試作と近接場光強度分布測定 ④- 偏光制御型三角開口プローブの試作と近接場光強度分布測定 ④-2 三角開口ヘッドでのドット再生シミュレーション 三角開口ヘッドでのドット再生シミュレーション 300Gb/in2対応ヘッド構造決定 ④- 三角開口ヘッドでのドット再生シミュレーション 対応ヘッド構造決定 31 5. プロジェクトの概要説明 Ⅲ.研究開発成果 成果概要と達成度 (媒体技術) 事業原簿 P 事業原簿 成果内容 (ナノパターンドメディア) 光磁気ハイブリッド材料(FePtCu)80nmピッチ(ドット 径<40nm)ドット。自己組織化を用いたプロセスに よりドットのナノ加工配列(2.5インチ径)。 成果内容 (ナノパターンドメディア) 光磁気ハイブリッド材料(FePt)65nmピッチ(ドット径 <40nm)ランダムドット。3000rpm以上の回転ディス ク上での浮上ヘッドの安定走行 32 5. プロジェクトの概要説明 成果概要と達成度 (媒体技術) Ⅲ.研究開発成果 事業原簿 P 事業原簿 成果内容 (高性能記録材料) 成果内容 (xθ EBマスタリング) ナノパターンドメディア原盤マスタリング 溝幅60nm、トラックピッチむら2.7nm(σ) 同心円 磁気異方性エネルギー媒体 7.3×10^6 erg/cc達成 記録膜 レジスト像 下地膜 成果内容(xy EBマスタリング) ナノパターンドメディア細溝原盤供給 Si原盤 33 成果概要と達成度 (記録再生技術) Ⅲ.研究開発成果 ・低浮上ヘッド(スライダー)の試作 スライダー サスペンション 入射光 SIM( (ソリッド・ イマージョン・ミラー) 事業原簿 P 事業原簿 ① 光利用効率向上技術の研究開発 ・近接場発光デバイスの試作 SIM]) (プラズモンプローブ プラズモンプローブと高効率集光素子[SIM SIM プラズモンプローブ ・試作した近接場発光デバイスをスライダーへ搭載 スライダーへ搭載 ② ヘッド高速走行技術の研究開発 ・25nm以下浮上スライダー 浮上スライダーの設計と試作 浮上スライダー 浮上量:10 10nm 浮上量: 10 nm (@5m/s) ・ABS面の圧力分布 低浮上スライダー kgf/cm2 Max: 11.7 Min: -0.76 kgf/cm2 ABS面 面 プラズモンプローブ 浮上量 (nm) ・浮上スライダーの設計 20 80 15 60 10 40 hspot ● SIM焦点位置浮上量 hmin ■ 浮上量最低値 Pitch ▲ ピッチ(走行方向角度) 5 0 ・プラズモンプローブ試作 30nm 5 10 15 線速度 (m/s) 20 20 ピッチ/角度 (μrad) 5. プロジェクトの概要説明 0 ・試作した近接場発光デバイスとスライダー搭載 《スライダーABS面》 《SIM試作とスライダ搭載》 (透明:石英ガラス製) 100nm 光利用効率:~20% 1.6mmφ φ 金属パターン(Au) 《媒体との相互作用を考慮》 34 34 5. プロジェクトの概要説明 中間目標の達成度 (H16年度末) 年度末) Ⅲ.研究開発成果 記録面密度 300ギガビット/inch2級の実証 記録面密度 300ギガビット (1) 記録:~35nm径マークの記録 ・レベル1:静止記録(Piezo stage) ・レベル2:動的記録(Spinstand) -ナノパターンド・メディア/プレーン・ディスク -ディスク全周、数トラック (2) 観察:~35nm径マークの観察 ・光磁気ハイブリッド媒体(パタン含む):MFM, Spin-SEM, etc. ・相変化媒体:TEM, SEM, AFM etc. ③ 記録実証可能な z 評価システム x (300Gbit/in2級) y 磁気再生ヘッド・スライダ ・光利用効率:入射光量と 記録感度より測定 ≪光、熱シミュレーション≫ エア・スピンドル土台 35.2 50~60nm ~35nm ② 35nm以下の近接光浮上ヘッドで動的記録&観察 光ヘッド #1 11.3 ~35nm ・光磁気ハイブリッド記録マーク - 観察:MFM,他 ・相変化記録マーク - 観察: TEM, SEM, 偏光 制御プローブ,他 60 2. z-PZT アクチュエータ H: 28.5 OD: 30 ID: 10 スピンドル軸基部 プラズモン プローブ 媒体(光磁気ハイブリッド[ ドットパタン, 連続膜 ]、相変化、ROM) 記録媒体 できる限り 23.5+α 短く設計 スピンドル軸 ≪ 35nm径光スポット発生(光利用効率: 径光スポット発生(光利用効率:0.1~1%) ) 径光スポット発生(光利用効率: =35nm径マーク記録&観察 径マーク記録&観察 ≫ = 低浮上スライダー 光ヘッド支持機構 2. z-PZT アクチュエータ 近接場光ヘッド・スライダ 22.8 ① 300Gbit/in2相当マークの記録 SIM 光ヘッド #2 3. x-PZT+メカ/y-PZT+メカ ・ ポジショナ 事業原簿 P 事業原簿 1. x-PZT/y-PZT ステージ 浮上ヘッド 30 スペーサ 定盤 5. プロジェクトの概要説明 Ⅲ.研究開発成果 35 特許出願件数と今後の出願予定 自社関連特 許 H14年度 H15年度 H16年度 事業原簿 P 事業原簿 231 H17年度 H18年度 計 近接場光基盤評価技術 近接場光数値解析ソフトウェア ナノ精度立体構造作製技術 高分解能近接場光評価技術 63 1 0 0 1 9 1 5 3 8 2 2 4 8 2 2 4 7 2 2 3 33 7 11 15 近接場光媒体技術 記録セル位置制御技術 ナノパターンドメディア EBマスタリング 高性能記録膜材料 61 2 8 10 8 8 36 2 0 0 3 2 3 4 4 2 4 2 2 3 3 2 16 11 9 近接場光記録再生技術 光利用効率向上技術 ヘッド高速走行技術 記録再生技術 34 0 0 0 0 5 2 0 3 7 3 1 3 7 3 1 3 7 3 1 3 26 11 3 12 158 3 22 23 23 22 95 年度小計 総計 95 36 5. プロジェクトの概要説明 出願済特許 Ⅲ.研究開発成果 出願国(PCT) 出願番号 出願日 事業原簿 P 事業原簿 発明の名称 出願人 1 JP 2003-003939 2003.1.10 近視野光記録装置、および近視野光顕微鏡 セイコーインスツルメント㈱ 2 JP 2003-092634 2003.3.28 記録媒体、記録再生装置、記録媒体の製造装 置、及び記録媒体の製造方法 ㈱東芝 3 4 5 6 JP JP JP JP 微細パターン形成方法 磁気記録装置 磁気ヘッド及び磁気記録方法 情報記録システム ㈱東芝 ㈱東芝 ㈱日立製作所 日立マクセル㈱ 7 JP 2003-305802 2003.8.29 磁気ヘッド、磁気記録装置及び磁気記録方法 ㈱日立製作所 8 JP 2003-310944 2003.9.3 情報再生システム 日立マクセル㈱ 9 JP 2003-325967 2003.9.18 ハイブリッド型磁気記録装置及び記録再生方法 日立マクセル㈱ 10 11 12 2003-093576 2003-153345 2003-168371 2003-163229 2003.3.31 2003.5.29 2003.6.12 2003.6.9 JP 2003-196224 2003.7.14 反射屈折対物レンズ JP 2003-341304 2003.9.30 磁気記録媒体 JP 2003-368964 2003.10.29 反射屈折対物光学系 インプリント用スタンパ、インプリント用スタンパ JP 2004-100553 2004.3.30 の製造方法、インプリント方法及びインプリント用 スタンパの分解方法 JP 2003-190451 2003.07.02 光学ヘッド装置および光情報記録再生装置 JP 2003-326339 2003.09.18 近接場プローブ JP 2003-328551 2003.09.19 光記録媒体 JP 2004- 34402 2004.02.12 光プローブ及び光ピックアップ用光学素子 JP 2004-54796 2004.02.27 平面型プローブ、平面型プローブアレイ 13 14 15 16 17 18 ミノルタ㈱ ㈱東芝 コニカミノルタオプト㈱ ㈱東芝 (株)リコー (株)リコー (株)リコー (株)リコー (株)リコー 37 5. プロジェクトの概要説明 学会発表 Ⅲ.研究開発成果 発表先 名称 発表場所 1 H14春季応用物理学会全国大会 発表者氏名 事業原簿 P 事業原簿 発表会社名 平田 雅一 SII ㈱、東大 森田 成二 ㈱東芝 3 第27回応用磁気学会講演大会 大阪大学コンベンションセンター喜々津 哲 San Jose Fairmont IDEMA DISKCON USA 2003 4 喜々津 哲 Hotel, Conference CA USA 電子情報通信学会 岡山大学 赤木 文子 5 磁気記録研究会 ㈱東芝 2 Optical Data Storage 2003 バンクーバ(カナダ) ㈱東芝 ㈱日立 6 Optics Japan 2003 アクトシティ浜松 コングレスセンター 金野 賢治 ミノルタ㈱ 7 Optics Japan 2003 アクトシティ浜松 コングレスセンター 長谷川 信也 富士通㈱ 内藤 勝之 ㈱東芝 内藤 勝之 ㈱東芝 波多野 洋 コニカミノルタ㈱ IEEE Nanoscale Devices and 米国 フロリダ System Integration 第13回情報ストレージ研究推進 湯河原厚生年金会館 9 機構(SRC)技術部会 8 10 ICO'04 幕張メッセ 発表名称 三角開口型近接場光プローブの偏光制御系 における分解能特性 High Density Disc Mastering with NanoPatterned Pits by an AASA Method ナノインプリントと自己組織化マスクによるパ ターンド磁気記録媒体 Nano Imprint Technology with Artificially Assisted Self-Assembling Recording Method 熱アシスト磁気記録における光照射の位置と タイミングの検討 誘電体多層膜を用いたSolid Immersion Mirror (SIM)の設計と評価 FDTD法による数値解析の現状 FePtCu NANO-DOTS PREPARED BY SELFASSEMBLING DIBLOCKCOPOLYMER Nanopatterned Media Prepared by Artificially Assisted Self-Assembling Method Development of a solid immersion mirror using a dielectric layer stack for near fieldd optical recording 38 5. プロジェクトの概要説明 論文投稿 Ⅲ.研究開発成果 1 発表先 名称 Japan Journal of Applied Physics 発行年月日 事業原簿 P 事業原簿 発表者氏名 発表会社名 Kenji Konno ミノルタ㈱ 発表名称 Design and Evaluation of a Solid Immersion Mirror with a Dielectric Layer Stack A highly efficient probe with a wedge shaped metallic plate for high density near-field optical recording 2 American institute of physics, Journal of applied physics 松本 拓也、 他 ㈱日立 3 Spring-Verlag, Progress in Nano Electro Optics, vol.3 松本 拓也 ㈱日立 Near-field optical head technology for high density near-field optical recording 4 Journal of the Magnetic Society 2004年3月号 of Japan 喜々津 哲 ㈱東芝 Nano-patterned Medium Fabricated by the Artificially Aligned Self-Assembling Method 39 5. プロジェクトの概要説明 報道発表等 Ⅲ.研究開発成果 発表会社名 発表日時 発表先名称 事業原簿 P 事業原簿 発表名称 1 富士通㈱ ㈱富士通研究所 2003.9.25 日本工業新聞 光学対応版電磁波解析ソフトウェア「Poynting」新発売 2 富士通㈱ ㈱富士通研究所 2003.10.6 光学雑誌O+E 電磁波解析ソフトウェアPotnting(光学対応版)新発売 3 セイコーインスツルメント㈱2004.11.12-14 第14回マイクロマ 近接場光データストレージヘッド シン展 40 大容量光ストレージ第1回分科会 (公開セッション) 1.開会、分科会の設置、資料の確認 2.分科会の公開について 3.評価実施方法について 4.評価報告書の構成について 5.プロジェクトの概要説明 Ⅰ.事業の位置付け・必要性 Ⅱ.研究開発マネジメント Ⅲ.研究開発成果 Ⅳ.実用化・事業化の見通し Ⅳ.実用化・事業化の見通し 41 5. プロジェクトの概要説明 固定型情報ストレージ装置の 固定型情報ストレージ装置の 世界市場規模 世界市場規模 Ⅳ.実用化・事業化の見通し 事業原簿 P 事業原簿 222 固定型情報ストレージ装置(HDD)の市場規模は2010年 (H22)で 13兆円/年 程度 世界市場(億円/月) 10000 8000 6000 4000 モバイル 情報家電 車載/PDA カメラ/音楽 STB/TV/ ホームサーバ 新市場 デスクトップPC 従来市場 2000 デスクトップPC サーバ プロバイダ/EC/銀行(企業) ノートPC ノートPC 20 00 20 01 20 02 20 03 20 04 20 05 20 06 20 07 20 08 20 09 20 10 0 据置型 情報家電 年 2003年市場(全世界/年) ・出荷台数:2.5億台 ・出荷金額:5兆円 ・1台当たりコスト:20,000円 ・記録密度:60Gbit/in2 ・ビット単価:100円/1GB 2010年市場(全世界/年) ・出荷台数:6.5億台 ・出荷金額:13兆円 ・1台当たりコスト:20,000円 ・記録密度:1Tbit/in2 ・ビット単価:6円/1GB 42 5. プロジェクトの概要説明 研究開発テーマとマーケット Ⅳ.実用化・事業化の見通し H14 ① 基 盤 評 価 技 術 ② 媒 体 技 術 HDI検討 媒体試作 原盤試作 課題抽出 EBマスタリング (ⅱ)記録膜材料の高度化 ③ 記 録 再 生 技 術 評価/二次設計 ナノ加工方式検討 ナノパターンドメディア (ⅰ)光利用効率向上技術の 研究開発 (ⅱ)ヘッド高速技術の研究開発 (ⅲ)記録再生技術の研究開発 パターン描画技術 高保持力材料探索 熱応答材料探索 動的記録ヘッド試作/評価 シミュレータ市場 18億円(H18) ( 最 終 1Tb/in 2 目 メディア試作 標 製品化 Poynting リムーバブル媒体 市場 数兆円(H28) マスタリング装 置市場 140億円(H19) ( in 2 近接場光ヘッド 1 Tb/ 市場 原 数十億円/年 理 1Tb/in 2 ヘッド試作 検 証 高分解能化技術の開発 300Gb/in 2 3 0 0 ヘッド試作 スライダ原理試作/評価 高速化技術の開発試作 2 Gb/ in 原 仕様検討 理 動的記録再生評価 動的記録再生評価 記録再生基本評価 検300Gb/in2 評価システム概念設計 サーボ基本技術試作/評価 高精度走査技術開発 証評価システム 実用化プラン 評価システム 市場 200億円 二次試作・最終評価 中 間 ナノ加工方式改良 改良媒体試作 評300Gb/in 2 メディア試作 改良原盤試作 パターン描画改良 価 EBマスタリング 媒体微細化検討・試作 媒体微細化改良 動的記録ヘッド改良/評価 シミュレーション/集積化の原理試作 市場 加工精度向上 加工方式実験・評価 仕様検討 (ⅰ)記録セル位置制御技術 H18 総合シミュレータ として製品化 信号計算 一次設計/試作 (ⅲ)高分解能近接場光 評価技術の研究開発 H17 熱分布計算 方式検討/設計 事業原簿 P 事業原簿 40, 222 H16 基本部開発 (ⅰ)近接場光数値解析 ソフトウェアの研究開発 (ⅱ)ナノ精度立体構造 作製技術の研究開発 H15 ) 1Tb/in2 評価システム 大容量ストレージ 市場 13兆円(H23) メディアは その10% ) EBマスタリング装置実用化開発 近接場光利用評価システム実用化開発 装置組み込みを想定したメディア検討 近接場光ヘッド実用化開発 1Tb /in 2 タ プ イロ プ ト 1Tb /in 2 試 作 品 43 5. プロジェクトの概要説明 Ⅳ.実用化・事業化の見通し 事業全体 事業原簿 P 事業原簿 222 ・ 最終年度である平成18年度後に、近接場光ヘッド、記録再生技術、 及びこれらを用いた固定型情報ストレージ装置の実用化研究開発を 進める。 ・ その研究成果とストレージ市場動向を総合的に考慮して平成22年度 頃に事業化判断し、媒体メーカー、ヘッドメーカー等との連携も図りな がら、市場動向を見極め量産化を検討する。 ・ また、本プロジェクトで開発した技術をもとに、プロジェクト終了後に さらに技術をブラッシュアップするとともに、実用化のための要素 技術を開発する。 ・ さらに、バイプロダクトの実用化にも積極的に取り組む。 44 5. プロジェクトの概要説明 Ⅳ.実用化・事業化の見通し 研究開発項目ごと 事業原簿 P 事業原簿 223 ・ 各要素研究開発項目毎の実用化については、参加各社の事業シナリオに 基づき、研究開発終了後、3~5年後の実用化を目指し、実用化計画を 立案し、実行する。 ・ 数値解析シミュレーション技術については、すでに電磁界シミュレータとして 製品化しているが、今後の研究開発での成果を踏まえさらに機能などを 順次向上させていく予定である。 ・ また、高分解能記録ビット構造計測システム技術で開発した高精度 プローブ技術は、平成16年度~H17年度にかけて製品化し、 ナノパターンドメディアの評価に役立てる計画で進んでいる。 45
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