"Millipede" Durchbruch bei den Festplattenspeichern

Der Markt verlangt nach immer größeren Festplatten für immer weniger Geld - doch der Entwicklungslust der Industrie sind natürliche Grenzen gesetzt. IBM-Forscher besannen sich des Prinzips "Schallplatte" - und entwickelten eine mechanische Festplatte.

Von Niels Gründel


IBM-Festplatte Millipede

IBM-Festplatte Millipede

Der Speicherwahnsinn in aller Welt ist ungebremst. Immer mehr Daten werden in immer kürzerer Zeit gespeichert: privat und im Büro. Die Kunden sind es gewohnt, dass die Festplatten bei gleichem Preis jedes Jahr schneller, kleiner und mit mehr Speichervolumen ab Werk kommen. Doch die Physik setzt den bisherigen Magnetspeichern Grenzen.

Eine neue Generation von Datenspeichern wird von Wissenschaftlern im Schweizer IBM-Forschungslabor Rüschlikon unter dem Codenamen des Tausendfüsslers, "Millipede", entwickelt. Bereits in fünf Jahren sollen die neuen Speicher Marktreife erlangt haben.

Seit mehr als vierzig Jahren hat man nun Erfahrungen mit der magnetischen Datenspeicherung gesammelt. Inzwischen werden aber die Speicherdichten auf den Speicherplatten derart klein, dass es zu Fehlern kommt, die die Physik mit "spontaner Änderung des Magnetismus" beschreibt. Ohne äußeren Einfluss kann so aus einer gespeicherten Null eine Eins werden. Im Labor erreicht man zwar schon Speicherdichten von bis zu 6 Gigabit pro Quadratzentimeter, ohne dass eine ungewollte Änderung der gespeicherten Informationen einträte, aber das Ende ist ausgemacht: noch höhere Schreibdichten scheinen nicht mehr möglich.

Millipede: "Schreibstifte" im Mikroformat

Millipede: "Schreibstifte" im Mikroformat

Unter dem Projektnamen "Millipede" entwickelt eine Forschungsgruppe bei der Schweizer IBM um den Leiter Peter Vettiger nun eine neue Generation von Speichern. Wissenschaftlich bezeichnet als "Atomic Force Microscopy (AFM)", werden die Daten nun im Gegensatz zu früher mechanisch abgelegt. Auf diese Weise lassen sich 100mal höhere Speicherdichten als heute erzeugen.

Winzig kleine Nadelspitzen, zusammengepackt auf einem Mikrochip, drücken mit 400 Grad heißen elektrischen Impulsen zukünftig Löcher in eine Polymerschicht. Jedes dieser Löcher steht dann für einen Bit. Die Mini-Harddisk ("Nano-Storage-Device") hat gerade noch eine Abmessung von 3 x 3 Quadratmillimeter bei ebenso geringer Höhe. Jede der 1.024 Nadelspitzen erhält eine eigene Fläche zum exklusiven Schreiben und Lesen. Die erzielten Speicherdichten liegen im Grenzversuch schon bei einer Dichte von unglaublichen 80 Gigabit pro Quadratzentimeter und damit fünfmal über dem superparamagnetischen Limit der Magnetspeicher.

Bei diesem Speicherverfahren handelt es sich keineswegs um einen "Brennvorgang", wie Martin Hug von IBM Zürich betont: "Es kommt zu einer Erwärmung und Verformung des Materiales. Beim Brennen laufen chemische Prozesse ab, bei denen ja auch Material verlorengeht." Die Unterscheidung ist wichtig: Millipede "brennt" die Daten nicht permanent ein, sondern bietet durchaus die Möglichkeit, das jeweilige Trägermedium viele Male wieder zu beschreiben.

Herkömmliche Festplatte: Immer kleiner, leistungsfähiger, schneller. Jetzt setzt die Physik der Entwicklung Grenzen
AP

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Eines der Hauptprobleme ist zur Zeit noch die Geschwindigkeit der neuen Speichergeneration, denn bisher erlaubt der Chip noch keine volle Parallelität. Mehr als 32 Kanäle lassen sich noch nicht gleichzeitig ansteuern und auch die unterschiedliche Temperatur zwischen Innen- und Außenbereich des Mikrochips führt zu Problemen. Zudem müssen Langzeittests noch zeigen, inwieweit die Nadelspitzen den alltäglichen Anforderungen gewachsen sind.

"Ziel der Forschungsarbeit ist es", so Peter Vettiger, "die heutigen Grenzen zu durchbrechen und das Entwicklungspotenzial von Millipede auszuloten. Dabei bin ich zuversichtlich, dass Geschwindigkeiten von einigen 100 Megabit pro Sekunde machbar sind." Letztlich wird die Geschwindigkeit ohnehin eher ein Problem des Stromverbrauchs sein: Denn je schneller der Zugriff, desto höher der Stromverbrauch.

Besonders interessant dürfte der neue Mikro-Speicherchip nicht nur für herkömmliche Computer und Notebooks, sondern insbesondere für alle Mini-Geräte sein, denen man einen Speicher für zusätzliche Anwendungen einpflanzt, vor allem für Mobiltelefone, Organizer, Videokameras und alles was sonst noch mit "mobile computing" zu tun hat.

Peter Vettiger
IBM

Peter Vettiger

Peter Vettiger verneint, dass es sich um einen Quantensprung in der Speichertechnologie handele, doch "Millipede kann sich zu einem sehr generellen Machbarkeitskonzept entwickeln. Die Speicherdichten sind unstrittig, und zumindest theoretisch funktioniert die Technik auch auf allen anderen Medien, selbst Magnetplatten. Damit können sich sogar in anderen Bereichen wie der Biotechnologie ganz neue Anwendungsgebiete zur Oberflächenabtastung und -modifikation ergeben."

Die Visionen, welche die Entwickler noch vor fünf Jahren hatten, haben sich sämtlich als machbar erwiesen; die nächsten fünf Jahre werden wohl nicht reichen, sämtliche Grenzen der neuen Technologie aufzuzeigen.



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