HAMR – Technologie für größere Speicherkapazitäten

Freecom FestplattenTechnologie und Entwicklung schlafen nie. So versuchen Festplatten-Entwickler und -Hersteller bereits seit einigen Jahren, mit der HAMR-Technologie eine Möglichkeit zu schaffen, den Speicherplatz auf Festplatten deutlich zu erhöhen. Damit soll eine Kapazität von bis zu 60 TB pro Festplatte erreicht werden können, derzeit umfassen größere Speichermedien meist 4 TB.

Was ist HAMR?

HAMR – Technologie für größere SpeicherkapazitätenHAMR steht für heat-assisted magnetic recording – oder zu Deutsch: Durch Hitze unterstützte magnetische Aufzeichnung. Wie der Name schon sagt, handelt es sich dabei um ein Verfahren, bei dem Hitze (in der Regel mittels Laser) genutzt wird, um Informationen auf magnetischen Werkstoffen zu speichern.

Durch dieses Verfahren soll eine höhere Datendichte auf Festplatten erreicht werden. Die Technologie schreitet dabei stetig voran, während vor wenigen Jahren noch Speicherkapazitäten als Maximum erwartet wurden, die heute bereits möglich sind, strebt die Industrie nun die Weiterentwicklung und Verbesserung der Technologie an, so dass es ermöglicht werden soll, bis zu 60 TB auf einer einzigen Festplatte zu speichern.

Wie funktioniert die HAMR-Technologie?

Generell wird bei der HAMR-Technologie ein Bereich der Festplattenoberfläche zunächst mit einem Laser erhitzt. Der Schreib-/Lesekopf magnetisiert den entsprechenden Bereich anschließend. Um diesen Ansatz dahingehend zu lenken, eine größere Datendichte und damit eine größere Kapazität zu erreichen, müssen die Speicherpartikel auf der Festplatte verkleinert werden.

Das HAMR-Verfahren kennt dabei zwei Ansätze:

Ansatz Hinweise
Breite des Schreibkopfes bestimmt die Schreibbreite Ein Laserstrahl erhitzt einen Bereich, der die Größe der Spurbreite deutlich überschreitet. Hierbei wird die Schreibbreite von der Breite des Schreibkopfes dominiert.
Laserpunkt bestimmt die Schreibbreite Beim zweiten Ansatz bestimmt ein winziger Laserpunkt (ca. 50 nm) die Schreibbreite, die dabei etwas größer ist als der Punkt, der vom Laser erhitzt wird.

Die Problematik im HAMR-Verfahren

Das HAMR-Verfahren muss mehrere Schwierigkeiten und Probleme bewältigen. So besteht eine Problematik darin, dass der Laser nicht nur die Festplattenoberfläche erhitzt, sondern damit auch dasSchmiermittel verdampfen lässt, das die Oberfläche schützt. Seagate hat dazu ein Verfahren entwickelt, in dem das notwendige Schmiermittel in Kohlenstoffröhrchen, die nur wenige Nanometer dick sind, gelagert wird und bei Bedarf auf die Oberfläche gebracht werden kann.

Das zweite Problem besteht im so genannten superparamagnetischen Effekt. Mit diesem Effekt geht eine Instabilität der Daten-Bits einher, die aus der stetigen Zunahme der Speicherdichte resultiert. Diese Dichte kann somit also nicht ins Unermesslich steigen – zumindest vorerst nicht. Während vor wenigen Jahren noch davon ausgegangen wurde, dass die Grenzen der Kapazität mit etwa 4 TB erreicht sein würden, geht die Forschung heute davon aus, dass in den kommenden Jahren Kapazitäten von bis zu 60 TB bei 3,5 Zoll-Festplatten erreicht werden können.

Tipp! Die Grenze bei 2,5 Zoll-Modellen soll bei ca. 20 TB liegen. Um den superparamagnetischen Effekt zu umgehen, ist zum Einen ein sehr kleiner Laser denkbar, der mit dem zweiten vorgestellten Verfahren umgesetzt werden kann. Zum anderen könnte der Effekt durch neue, robustere Oberflächen der Festplatten umgangen werden.

Damit ergibt sich jedoch (vorerst) eine weitere Problematik: Auch wenn robustere Oberflächen grundsätzlich möglich sind, so kennt die Festplatten-Technologie aktuell noch keine Möglichkeit, die Magnet-Schreibköpfe so zu gestalten, dass sie Daten auf diese Oberfläche schreiben können. Aktuell wird diese Problematik durch das bereits genannte zweite Verfahren mit sehr kleinem Laserpunkt umgangen.

Vor- und Nachteile der HAMR-Technologie

  • viel Speicherplatz
  • schnellere Verarbeitung von Daten
  • geringe Auswahl

Der aktuelle Stand der Technik

Im Frühling 2012 hat Seagate bekannt gegeben, dass man es geschafft habe, mit HAMR eine Datendichte von 1 Terabit pro Quadratzoll zu erreichen, das Unternehmen strebt langfristig jedoch eine Datendichte von bis zu 10 Terabit pro Quadratzoll an – damit sollen auf 3,5 Zoll-Festplatten Kapazitäten von bis zu 60 TB – und auf 2,5 Zoll-Festplatten von bis zu 20 TB erreicht werden.

Tipp! Mit anderen Verfahren ist derzeit eine Dichte von 620 Gigabit/Quadratzoll (3,5 Zoll), bzw. 500 Gigabit/Quadratzoll (2,5 Zoll) möglich.

Auch mit dem aktuell noch eingesetzten Verfahren der PMR Technologie (Perpendicular Magnetic Recording) bei 1 Terabit – allerdings sind die gespeicherten Bits dabei zu gering, als dass solch große Kapazitäten erreicht werden können, wie es mit der HAMR-Technologie möglich werden soll. Seagate hat nun angekündigt, im Jahr 2015 eine mit HAMR-Technologie arbeitende Festplatte auf den Markt zu bringen, die mit bis zu 6,4 TB ausgestattet sein soll.

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