Fest­plat­ten und Spei­cher

Spei­cher­platz kön­nen wir nie ge­nug ha­ben. So schraubt sich die SSD 2016 auf 8 TB. Gleich­zei­tig sto­ßen bis­he­ri­ge Spei­cher­tech­ni­ken lang­sam aber si­cher an ih­re Gren­zen. Neue Lö­sun­gen müs­sen her. Stich­wör­ter sind 3D-V-Nand, HAMR und MRAM.

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DIE KOM­PAK­TEN SSDs ha­ben ge­gen­über her­kömm­li­chen Fest­plat­ten ei­ni­ge Vor­tei­le: Sie sind in der Re­gel schnel­ler und ha­ben kei­ne be­weg­li­chen Tei­le, wo­durch sie ge­räusch­los ar­bei­ten und ro­bus­ter sind. Was die Ka­pa­zi­tät an­geht, so gibt es der­zeit SSDs mit bis zu 4 TB. Her­stel­ler Sandisk will das Spei­cher­ver­mö­gen in 2016 auf bis zu 8 TB stei­gern. Mög­lich macht dies ei­ne neue Spei­cher­tech­nik aus dem Hau­se Samsung na­mens 3D-V-Nand, bei der die Tran­sis­to­ren ver­ti­kal zur Chip­flä­che ste­hen und die ein­zel­nen Spei­cher­schich­ten in meh­re­ren Ebe­nen an­ge­ord­net sind. Da­durch ist pro Chip ei­ne hö­he­re Spei­cher­dich­te mög­lich, wäh­rend gleich­zei­tig die Pro­duk­ti­ons­kos­ten ge­rin­ger aus­fal­len. Das kommt wie­der­um den Kon­su­men­ten ent­ge­gen, denn der ein­zi­ge Nach­teil von SSDs war bis­her ihr ho­her Preis: Dank der güns­ti­ger her­zu­stel­len­den Flash-Spei­cher­bau­stei­ne wer­den sich SSDs in den kom­men­den Jah­ren preis­lich den ge­wöhn­li­chen Fest­plat­ten an­nä­hern. Was den Ge­rä­ten den Weg in den hei­mi­schen PC wei­ter er­leich­tert. Ei­ne ähn­li­che Tech­nik wie 3D-V-Nand ist 3D Xpoint von In­tel und Mi­cron. Der Un­ter­schied zur Samsung-Tech­nik: Statt den Spei­cher­in­halt durch un­ter­schied­li­che elek­tri­sche Span­nungs­ni­veaus zu spei­chern, än­dert 3D-Xpoint da­zu den elek­tri­schen Wi­der­stand. Ne­ben 3D-V-Nand be­zie­hungs­wei­se 3D-Xpoint ist ei­ne wei­te­re Spei­cher­tech­nik da­bei, den Markt zu be­tre­ten: MRAM (Ma­gne­to­re­sis­ti­ve Ran­dom Ac­cess Me­mo­ry) ver­wen­det zum Spei­chern kei­ne elek­tri­schen, son­dern ma­gne­ti­sche La­dungs­ele­men­te. Die Chips be­ste­hen aus dün­nen me­tal­li­schen und nicht­ma­gne­ti­schen Schich­ten. Für die Spei­che­rung wird der Rest­ma­gne­tis­mus ei­ner dün­nen fer­ro­ma­gne­ti­schen Schicht ge­nutzt. MRAM-Spei­cher ver­fügt über sehr ho­he Schalt­ge­schwin­dig­kei­ten, ver­braucht kaum Strom und er­zeugt nur we­nig Wär­me.

Über­lap­pung und Hit­ze

Trotz der stei­gen­den Be­liebt­heit von So­lid Sta­te Disks bleibt auch die Nach­fra­ge nach Fest­plat­ten un­ver­än­dert be­ste­hen. Und auch hier sto­ßen die Her­stel­ler an Ka­pa­zi­täts­gren­zen, so dass stän­dig nach neu­en Spei­cher­tech­ni­ken ge­sucht wird. Be­reits im Markt er­hält­lich sind bei­spiels­wei­se Fest­plat­ten von Sea­ga­te, die das so ge­nann­te SMR-Ver­fah­ren (Shing­led Ma­gne­tic Re­cor­ding) ein­set­zen. Da­bei über­lap­pen sich die be­schrie­be­nen Spu­ren zum Teil, was ih­re Dich­te er­höht. Nach­teil die­ser Tech­nik: Die Schreib­ge­schwin­dig­keit re­du­ziert sich in der Re­gel, da beim Be­schrei­ben ei­ner Spur die Ne­ben­spur be­schä­digt wer­den kann und dann neu be­schrie­ben wer­den muss. Ei­ne Va­ri­an­te von SMR kommt aus dem Hau­se HGST: Die ent­spre­chen­den Fest­plat­ten bie­ten gi­gan­ti­sche 10 TB Ka­pa­zi­tät und sind mit He­li­um ge­füllt, was im Be­trieb für we­ni­ger Wir­bel­be­we­gun­gen sorgt, so dass sich die Spei­cher­schei­ben en­ger auf­ein­an­der­sta­peln las­sen. Ei­nen Schritt wei­ter ge­hen Sea­ga­te und HGST mit der HAMR-Tech­nik (Heat As­sis­ted Ma­gne­tic Re­cor­ding). Da­bei wird der zu be­schrei­ben­de Be­reich auf der Da­ten­schei­be kurz er­hitzt, wo­durch ei­ne ge­rin­ge­re Ma­gnet­feld­stär­ke zum Be­schrei­ben nö­tig ist. Das soll wie­der­um dün­ne­re Schreib­köp­fe er­mög­li­chen, die schma­le­re Spu­ren pro­du­zie­ren. Auf die­se Wei­se könn­ten Fest­plat­ten bis zu 20 TB Ka­pa­zi­tät bie­ten. Al­ler­dings er­höht das Ver­fah­ren auch das Ri­si­ko ei­nes He­ad Crashs. Ein wei­te­rer Nach­teil von HAMR: Die Plat­ten wer­den laut Sea­ga­te vor­aus­sicht­lich et­wa 10 Pro­zent teu­rer sein als her­kömm­li­che Lauf­wer­ke.

Bis zu 200 GB für 4K-Vi­de­os

Spei­cher­kar­ten, al­len vor­an (Mi­cro-)SD-Kar­ten, müs­sen auf­grund der 4K-Auf­nah­me­funk­ti­on von Ac­tion­cams und Di­gi­tal­ka­me­ras mit im­mer hö­he­ren Schreib­ge­schwin­dig­kei­ten und Ka­pa­zi­tä­ten auf­war­ten als bis­her. Sandisk hat zu die­sem Zweck die ers­te Mi­cro-SD-Kar­te mit 200 GB vor­ge­stellt, die zu­dem beim Le­sen bis zu 90 MB pro Se­kun­de über­tra­gen soll. Auch Ver­ba­tim hat ei­ne der­art schnel­le Spei­cher­kar­te im Sor­ti­ment, al­ler­dings vor­erst nur mit 64 GB. Doch auch hier ist mit ei­ner Stei­ge­rung der Ka­pa­zi­tät zu rech­nen.

Beim HAMR-Ver­fah­ren wird der zu be­schrei­ben­de Be­reich auf der Da­ten­schei­be kurz er­hitzt, wo­durch ei­ne ge­rin­ge­re Ma­gnet­feld­stär­ke zum Be­schrei­ben nö­tig ist.

Die Be­son­der­heit der Spei­cher­tech­nik 3D-VNand: Die Tran­sis­to­ren ste­hen ver­ti­kal zur Chip­flä­che, und die Spei­cher­schich­ten sind auf­ein­an­der­ge­sta­pelt.

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