Festplatten: Zehnfache Speicherkapazität durch Wärme

Mehr Platz auf der Festplatte schadet nie. Während die herkömmliche, magnetische Speicherung bereits an ihre Grenzen stößt, lässt sich mithilfe von Lasern die Dichte der gespeicherten Daten noch deutlich erhöhen. Wie Wiener Forscher nun im Fachjournal „Applied Physics Letters“ berichten, birgt die sogenannte Wärme-unterstützte Magnetaufzeichnung Potenzial für eine Verzehnfachung der Datendichte.

Sei es am privaten Laptop oder im Rechenzentrum - der weltweite Bedarf an Speicherplatz steigt stetig. Neben der Entwicklung von Halbleiterlaufwerken (SSD), die für viele Anwendungen noch zu teuer sind, wird deshalb auch die Weiterentwicklung herkömmlicher, magnetischer Festplatten mit Hochdruck vorangetrieben. Oberstes Ziel ist es dabei, die Datendichte zu erhöhen, also mehr Daten pro Fläche speichern zu können.

Bekanntes Konzept

In einer Kooperation mit Festplattenherstellern haben Forscher der Technischen Universität Wien nun das Potenzial der Wärme-unterstützten Magnetaufzeichnung (HAMR) ausgelotet. Dabei handelt es sich um ein Konzept, das seit beinahe 60 Jahren bekannt ist, aber erst vor kurzem von US-Forschern in einer ersten, voll funktionsfähigen Festplatte realisiert wurde.

Die Grundidee von HAMR ist es, mithilfe eines Lasers aus den magnetischen Körnern auf der Oberfläche des Speichermediums ein einzelnes zum Schreiben eines Bits auszuwählen. Ohne diesen Trick stößt die Speicherdichte nämlich schon bald an eine theoretische Grenze: Werden die Körner zu klein, verlieren sie ihre Stabilität, können die gespeicherte Information also nur kurze Zeit behalten. Wählt man dagegen Materialien, die magnetisch härter, also stabiler sind, wird zum Schreiben ein stärkeres Magnetfeld benötigt, das sich wiederum nicht auf einen so kleinen Ort konzentrieren lässt und auch benachbarte Körner beeinflusst.

Fokussierter Laserstrahl

Mithilfe eines fokussierten Laserstrahls ist es jedoch möglich, ein einzelnes Korn auszuwählen und zu erwärmen. Aufgrund der erhöhten Temperatur lässt es sich leichter umschreiben, ohne dass seine kalten Nachbarn durch das Magnetfeld beeinflusst werden. „In unseren Simulationen haben wir sowohl die Dimension der Körner als auch die Hitzeentwicklung durch den Laserstrahl optimiert“, erklärt der Hauptautor der aktuellen Studie, Christoph Vogler, vom Institut für Festkörperphysik der Technischen Universität Wien. „So konnten wir zeigen, dass mit HAMR theoretisch zehnmal mehr Daten gespeichert werden können als auf herkömmlichen magnetischen Festplatten.“

Einen weiteren wichtigen Aspekt, die Schreibgeschwindigkeit, wollen sich die Forscher in einem nächsten Schritt vornehmen. Dazu sollen Körner mit komplexeren Strukturen untersucht werden, die aus mehreren Schichten mit unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften bestehen. Mit solchen Körnern hoffen sie, bei gleichbleibender Dichte die Schreibgeschwindigkeit erhöhen zu können.