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Hitachi lasert sich zu 10TB-Festplatten

von - quelle: Hitachi

Ein Laser soll die Magnetschicht schon einmal vorglühen, bevor der Schreibkopf ans Werk geht. Doch Vorsicht: Wenn es zu heiß wird, geht alles verloren.

Obwohl die Zukunft des Datenspeichers bei den Solid State Drives (SSDs) liegt, bleiben uns mechanisch drehende Scheiben weiterhin erhalten. Zumindest solange, bis SSDs in punkto Gigabyte pro Euro billiger als Festplatten werden. Da Analysten davon ausgehen, dass Festplatten in den nächsten Jahren den Kostenvorteil noch ausspielen können, forscht man auf diesem Gebiet weiter.

Hitachi arbeitet gerade an einer Ergänzung zum aktuellen Perpendicular Magnetic Recording. Um die magnetische Dichte der Platter-Beschichtung zu erhöhen, muss man die Körnigkeit des magnetischen Trägermaterials verkleinern. Erreicht werden soll dies durch Thermally-Assisted Recording. Hierbei wärmt ein Laserstrahl die Oberfläche kurz vor dem Beschreiben auf, wie die Grafik unten veranschaulicht. Durch dieses Verfahren dürfen die magnetisierten Teilchen kleiner sein, ohne die Datensicherheit zu gefährden.

Durch Laser-Licht könnte die Datendichte um das Fünffache erhöht werden, was Festplatten bis 10 Terabyte Datenkapazität ermöglicht. Doch Vorsicht: Wenn die Hitze die Curie-Temperatur überschreitet, gehen die magnetischen Eigenschaften verloren. Aber das werden die Hitachi-Forscher schon in den Griff bekommen.

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Iraklis 04/02/2010 18:59
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-0+

Na ja ob das so klappt, die Zugriffszeit dürfte auch darunter leiden wen zu erst vorgeglüht werden muss :-)))

anonymous 04/02/2010 19:08
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-0+

Jo, ich brauche auch erstmal so die ein oder andere Stunde um richtig vorzuglühen...

Kev09 04/02/2010 19:30
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-0+

:D , das war auch mein erster Gedanke, dass sich die Zugriffszeiten erhöhen...
Aber die Leute von Hitatchi werden schon wissen was sie da tuen;) .

poison nuke 04/02/2010 21:18
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-7+

die Zugriffszeit und Schreibgeschwindigkeit wird sich dadurch nicht im geringsten ändern. Der Laser ist immer vor dem Schreibkopf und damit wird bei Bedarf dann die Oberfläche an der Stelle erwärmt. Dies hat den Hintergrund, dass bei Wärme die magnetisierbaren Teilchen sich einfacher ausrichten lassen und damit weniger Feldstärke vom Magneten erforderlich ist wodurch die umliegenden Bereich weniger beeinflusst werden. D.h. der Laser bewirkt im Endeffekt nix anderes als dass der Schreibkopf besser fokusiert wird. Die Erwärmung findet im übrigen im Nanosekundenbereich statt. Das Timing ist das schwierige, der Laser (der fast Röntgenstrahlung aussendet) muss synchron zum Schreibkopf ein und ausschalten, bzw immer minimal früher. Und er muss sofort die richtige Leistung haben und bei Ausschalten auch sofort aus sein. Das ist die eigentliche Herausforderung.
Die Technik ist aber die gleiche wie bei der MiniDisc damals. Dort wurde auch schon mit einem Laser die Magnetschicht erwärmt. Neu ist es also nicht unbedingt.

Bignon 04/02/2010 21:42
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-1+

@poison nuke vielen Dank fuer die ergaenzende Erklaerung. Sehr interresant das Ganze.

borizb 04/02/2010 22:27
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anonymous 04/02/2010 22:47
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--1+

Zum Einsatz käme Laser-Licht mit 20 Nanometer Wellenlänge. ... 20 nm Laser gibt es nicht...

mooep 05/02/2010 00:01
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-0+

20nm liegen im UV-Bereich.

Casi 05/02/2010 01:19
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-0+

@poison: Also technisch hört sich das nicht nach einer so großen Herausforderung an. Heutzutage werden auf Nanometerbasis Chips gebaut und riesige Teleskopspiegel arbeiten mit adaptiver Optik, da sollte wohl das Vorheizen einer Festplatte mit UV-Licht kein Problem sein. Das kann ja immer stur direkt vor Zugriff des Schreibkopfes erfolgen und ließe sich wohl sogar mechanisch (vorlaufender Erhitzerlaser) realisieren. Die Intensität ist ja auch immer gleich, zumindest in einem Gehäuse abgestimmt auf die Platte und je nach Intensität der Bestrahlung dürfte dies auch in wenigen Millisekunden machbar sein.

Uwe 05/02/2010 07:25
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@borizb
Danke für den Hinweis. Ist jetzt korrigiert.
Woher wir das wissen: Die Energiedichte des Lasers zu kontrollieren ist weniger das Problem.

sonnar 05/02/2010 08:10
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-0+

Hallo,
ich gaube, da hat sich ein Fehler eingeschlichen. Ein Laser mit einer Wellenlänge von 20nm ist sehr unwahrscheinlich, da das fast schon Röntgenstrahlung ist. Ich nehme an 200nm ist richtig, weil das im UV-Bereich ist.
Bitte noch mal überprüfen, Danke.

fffcmad 05/02/2010 08:11
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-0+

Ohne die Datensicherheit zu gefaehrden? Haeh? Hab ich was verpasst? Was hat das mit Datensicherheit zu tun?

Klingt aber interessant. Mal sehen, wie lange mechanische Datentraeger noch mithalten koennen...

bluray 05/02/2010 08:48
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-0+

Jetzt wartet doch erst einmal ab: Die Technik wird ja erst vorgestellt, zur Umsetzung und Marktreife wird es wohl noch ein paar Jahre brauchen.

Bis dahin dürfte der markt sicher auch Veränderungen erfahren, sollte der Break-Even fallen, an dem SSDs günstiger als Magnetspeicher werden.

Zur Technik selbst: Das liest sich sehr interessant, aber die Mulmigkeit über Ausfallspotenzial oder Datenverlust liegt definitiv mit bei, werden da ja noch ein paar mehr hochempfindliche Elemente zusätzlich verbaut. Es bleibt abzuwarten, was die neue Mechanik in bezug auf MTBF zu bieten hat, niedriger als bei konventionellen Magnetspeichern dürfte sie allemal liegen, da gerade Laserdioden dazu neigen, oft nach 20.000 Betriebsstunden ihren Dienst einzustellen.
Ein weiterer Aspekt dürfte sicher die Durchsatzgeschwindigkeit sein. Wie ja bereits treffend angemerkt wurde, wird durch den Extraschritt sicher eine Verlangsamung in der Zugriffszeit hinzunehmen sein. Auch im Datendurchsatz vermute ich mal, dass es Reduzierungen geben wird, da die Oberfläche angeheizt werden muss und erst dann geschrieben werden kann.

Aber hoffen wir mal, dass die Technik zum einen weiterverfolgt und zum anderen auf den Markt gebracht wird. Dann sind auf jeden Fall Preissenkungen im SSD-Segment zu erwarten und konventionelle Festplatten dürften entweder das letzte Surren von sich gegeben haben oder zumindest zu Dumpingpreisen auf den Markt kommen.

Den Endverbraucher wirds freuen!

Uwe 05/02/2010 09:02
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-0+

In meinem Whitepaper machen die Angaben zur Wellenlänge in der Tat keinen Sinn. Ich habe deshalb die 20 nm Passage entfernt. Meine Recherchen im Netz zeigen, dass Laser-Wellenlängen zwischen 200 bis 600 nm eher typisch für solche Aufgaben sind.

anonymous 05/02/2010 09:43
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-2+

Ich habe eine Hitachi -Festplatte und sie ist im Betrieb sehr sehr heiß.
Kann ich schon jetzt auf meine Festplatte 10 TB Daten packen? :-)

kaipw 05/02/2010 10:55
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-0+

lieber ne 10TB Platte mit 5MS mehr als nur ne 2TB mit 5MS weniger ^^

Acid Flash 05/02/2010 11:47
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Habe ich da einen Logik Fehler??

Wenn sie die Datendichte um das 5 fache auf der selben Fläche steigern, steigt ja auch die read/write performance oder?

Ist nur die Frage was für ein Endwert in Kombination mit dem Laser erreicht wird.

lukas003hund 05/02/2010 14:49
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-0+

ich hätte lieber eine platte mit 1TB die 100% schneller liest und schreibt zum preis einer herkömmlichen^^
10TB nützen nichts wenn ma zum beschreiben 3 wochen benötigt

jokerman 05/02/2010 15:49
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-0+

mehr Bauteile = nicht gut
zusätzliche thermische Beanspruchung = nicht gut
höhere Speicherdichte = gut
gestigene Performance = gut

Sprich: zwar mehr Leistung aber auf Kosten der Zuverlässigkeit. Neu hinzugekommene unbekannte Größen. Zudem dürfte bei dem Komplexitätsgrad die Fehleranalyse sehr aufwendig für Hitachi werden. Ich glaube ich würde mir dass als Hersteller genau überlegen :).

poison nuke 05/02/2010 23:21
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-0+

20nm sind realistisch gesehen gar nicht so unwahrscheinlich. Denn die Datendichte ist extrem klein. Was meint ihr warum "BluRay" Discs eben ihrem Namen gerecht werden und mit blauen statt roten Lasern arbeiten?

Genau, blaue Laser haben ungefähr die halbe Wellenlänge von einem roten Laser wie er bei der DVD zum Einsatz kommt oder gar von einem Infrarotlaser von der CD. Erst dadurch ist es möglich die kleineren Bits zu lesen, weil diese ähnlich groß sind wie die Wellenlänge vom Licht. Wenn man eine BluRay mit einem roten Laser abtastet wird man auch mit der besten Optik rein gar nix lesen können, für einen roten Laser ist die BD komplett plan.


Und jetzt kurzer Vergleich: wieviel GB hat eine BD? maximal 25GB pro Schicht. Wieviel GB hat ein aktueller Platter bei einer 2TB Festplatte? 250GB pro Seite. Die zehnfache Datenmenge bei ungefähr halber Fläche.


Ergo-> ~400nm Wellenlänge für BluRay. 20igfach kleinere Datenbits bei Festplatten -> 20nm.
So gesehen also schon fast zu langwellig, die wollen ja die Datendichte noch vergrößern.



Und da Argument mit der geringeren Durchsatzrate ist völlig aus der Luft gegriffen und entbehrt jeglicher physikalischer Grundlage.
Würde der Laser, der im übrigen nur wenige Mikrometer groß ist (!), erst den gewünschten Datenbereich erhitzen, wofür (grob überschlagen) der Laser nur eine millionstel Sekunde Zeit hat. Danach ist das Bit schon weiter und rast jetzt erstmal weiter und hat nun fast eine hundertstel Sekunde Zeit sich wieder abzukühlen...soviel Energie kann der Laser gar nicht in der kurzen Zeit aufbringen damit das Bit bei der nächsten Umdrehung noch so warm ist. Das würde nur ein Femtosekundenlaser schaffen und so einer ist größer als ein ganzer 19" Schrank.

Es ist also nur möglich dass der Laser einfach direkt vor dem Schreibkopf sitzt und dann für diese minimal kurze Zeit von einer millionstel Sekunde das Bit erhitzt und eine weitere millionstelsekunde später schreibt der Kopf schon bereits das Bit.

die Schreibgeschwindigkeit und die Zugriffszeit interessiert das nicht im geringsten.


das angesprochene Problem mit der Haltbarkeit der Diode ist aber ein größeres Problem, vorallem weil diese nur noch wenige Mikrometer klein ist. in einem Minidiscplayer konnte diese wenigstens noch schön groß ausfallen.
Aber vllt werden ja auch optische Fasern verwendet und es kommt eine größere Diode zum Einsatz die robuster ist.

sanctus 09/02/2010 21:38
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Nunja...mal schnell die 20.000 Std. Betriebsdauer überschlagen ergibt "immerhin" noch gut mehr als 22 Jahre. Selbst bei der hälfte der oben veranschlagten Betreibsdauer wären das immer noch gut 11 Jahre. Wer seine Komponenten länger (am Stück) nonstop in Betrieb hält, sollte sich woanders umschauen ;) Steintafeln etwa halten länger (wenn die nicht immer diese langsamen Zugriffszeiten hätten) :D

anonymous 29/07/2010 22:38
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@poison nuke
Du bringst mit der MD ein gutes Beispiel, denn das Prinzip ist das Gleiche wie damals bei den magneto-optischen Datenträger, wie der MiniDisc.

Aber gerade die MOs waren durchaus allgemein für ihre sehr hohen Zugriffszeiten beim Schreiben bekannt, da sie wegen des "Erase-Write-Verify" Zyklus' 3 Umdrehungen für einen Schreibvrgang brauchten...

Ich sehe in der Idee keine wirkliche Zukunft, denn damit würde die momentan ohnehin schon größte Schwäche der Festplatten(die Zugrifsszeit), im Vergleich zu ihrem härtesten Konkurrenten, den SSDs, noch stärker ausgeprägt. Wenn dieser Unterschied noch weiter wächst, dann sind die Käufer noch eher bereit etwas mehr Geld in die wesentlich schnellere SSD zu stecken, als heute.

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