Sind Laser die Zukunft der HDD?

FestplatteZwar beginnt der SSD-Markt gerade Fahrt aufzunehmen, Kinderkrankheiten werden behoben, die Übertragungsraten liegen mittlerweile über denen von herkömmlichen Festplatten und die Preise fallen. Trotzdem sind letztere immer noch zu hoch, um sich als günstiger Massenspeicher zu etablieren – die Chance für den „alten“ Magnetspeicher, sich nochmal neu zu positionieren.
Kurz: SSDs sind schnell, HDDs sind günstig. SSDs werden günstiger und was ist mit der HDD? Diese wird natürlich nicht abgeschrieben und soll mittels Laser wieder zum schnellen, günstigen Massenspeicher mutieren.

So entdeckte der ehemalige Doktorand und heute Dr. Claudiu Daniel Stanciu aus Rumänien während seiner Forschungszeit (2006), dass sich mittels eines Lasers in nur 40 Femtosekunden (4*10^-14 s) die Polarität eines Magneten ändern lässt. Eine geniale Entdeckung, die allerdings zuerst auf wenig Gegenliebe stieß. So war die Veränderung der Polarität durch Licht nach „damaligem“ Kenntnisstand schlicht nicht möglich. Nachdem der entsprechende Beweis erbracht wurde, gilt es nun auch als möglich, erklären kann sich das Phänomen aber noch keiner. Doch das hindert die Forscher nicht daran, bereits über praktische Einsatzmöglichkeiten nachzudenken.

Dr. Claudiu Daniel Stanciu

Und hier treffen wir auch wieder auf die Festplatte. So sollen in naher Zukunft keine Magnet-Schreib-/Leseköpfe, sondern Laser ihren Dienst verrichten. Leider sind so genannte Femtosekundenlaser noch sehr teuer und auch die Komprimierung auf die entsprechende Größe kann ein Problem darstellen. Deshalb sollen vorerst Picosekundenlaser eingesetzt werden. Diese sind bereits heute im Bereich des technisch machbaren und auch die Preise bei marktreifen Produkten halten sich in Grenzen. Als Nachteil liegt die Datenübertragung bei „nur“ ca. einem Terabit pro Sekunde (Tbit/s), Femtosekundenlaser sollen hier bis zu 100 Tbit/s erreichen. Zum Vergleich: Die aktuell schnellsten Festplatten erreichen ca. 1 Gbit/s, sehr schnelle SSDs etwa 2 Gbit/s.

Konzept der "Laser-HDD"

Erste Testläufe, die bereits ca. 100-mal schneller waren als die herkömmlicher Festplatten, wurden bereits im Sommer 2007 erfolgreich durchgeführt. Von wirklich praxisnahen Anwendungen war man allerdings noch entfernt. So war die Größe für einen „Datenpunkt“ bereits für damalige Verhältnisse zu groß. Aber zum Beispiel Seagate rechnet mit Speicherdichten von bis zu 50 Tbit/inch², was mindestens 40-50 TB im aktuellen 2,5“-Format möglich machen würden.
Dr. Stanciu selbst spricht von ungefähr 10-15 Jahren bis zur Marktreife entsprechender Produkte. Je nachdem wie stark das Interesse der entsprechenden Firmen ist – und das dürfte aufgrund der erstarkenden SSDs vorhanden sein –, dürfte dies sogar im Bereich des Machbaren liegen. Und wie man an Seagate sieht, ist zumindest ein großer Hersteller nicht abgeneigt. Allerdings können bei gänzlich neuen Technologien immer unverhofft Probleme auftreten.

Wie sich der Markt rund um die Femtosekundenlaser entwickelt, werden wir hoffentlich bald erfahren. Als kleiner Anreiz an alle jungen Forscher, die, die welche werden wollen, oder all' die, die Physik eh nur langweilig finden – der Nobelpreis für Physik wurde im Jahr 2007 „für die Entdeckung des Riesenmagnetwiderstands“ (GMR-Effekt) vergeben, welcher gewissermaßen die Grundlage jedes heutigen Magnetspeichers (HDD) ist.


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14 Kommentare

14.) N1truX 19.01.2009 - 19:58 Uhr
Ich habe jetzt schon eine Mail bekommen und der aktuelle Stand ist schon sehr viel weiter als einige teile der Infos. Auch lässt sich die Technik wohl nicht nur für Laufwerke mit beweglichen Teilen anwenden ;)
13.) Phenocore 18.01.2009 - 20:51 Uhr
Um noch mal auf die Problematik einzugehen. Die meiste Zeit verliert eine HDD beim Suchen und Positionieren einer Stelle mit dem Schreib- und Lesekopf. Mit der neuen technik wird aber nur die Schreibgeschwindigkeit erhöht, den Laserkopf an die Richtige Stelle zu fahren muss man ja immer noch machen.

Um das mal plastisch zu machen. Einer braucht vom Schulbus zum hinsetzen auf seinem Stuhl in der Klasse 5 min und dann noch 30 sekunden um das richtige Buch aufzuschlagen. Jetzt will man Zeit sparen und verkürzt die Zeit des Buchaufschlagens auf 5 Sekunden. Ja super, unter 5 minuten kommt damit immer noch nicht. Stattdessen hätte der Typ vom Schulbus lieber joggen sollen, dann hätte er ganze 2 bis 3 min gespart....
12.) dmo60 18.01.2009 - 15:53 Uhr
Interessante News! Ich schreibe grade meine Facharbeit in Physik über Festplatten (bzw. hab sie so gut wie fertig), schwerpunktmäßig GMR-Effekt. Aber auch technische Entwicklungsmöglichkeiten für die Zukunft, da kann ich das vlt noch einfließen lassen ;)
11.) N1truX 18.01.2009 - 08:39 Uhr
@Duplex: Mit pysik. Effekt meine ich eben jene die bei sehr kleinen Strukturen auftreten. So soll es nach aktuellem Wissensstand nicht möglich sein auf Si-Basis unter 10-12 nm zu fertigen. Und das dürften wir beim aktuellen Tempo bis 2015 erreicht haben.

Und ja HDDs laufen Non Stop, meine auch. Denn das vertragen die besser als Start/Stop-Zyklen. Die verringern die Lebensdauer bedeutend mehr. Und wie man an Perpendicular Recording, NCQ etc. gesehen hat, passiert auch bei HDDs was. Die Änderungen kannst du mit den Controller-Änderungen bei SSDs gleichsetzen. Dann werden bei SSDs die Chips geschrumft, bei HDDs wird die Datendichte auf den Plattern erhöht - Das läuft alles parallel.

Ich habe ja nix gegen SSDs, aber ich denke nicht das die eine Techn. die andere nun ersetzen muss. Vielleicht werden ja auch SSDs zukünftig als System HDD genutzt und die (Laser) HDDs als Massenspeicher. Da hätte man beide Vortile vereint.
Und in Zukunft dürften sich Speicher auf Kristallbasis durchsezen, zumindest wird daran an der Uni Braunschweig geforscht, soweit ich weiß.

@Cartman: Die Festplatten sind heute oft ein Flaschenhals. bei Games merkst du es eher nicht an den FPS, aber die ladezeiten von Programmen, Win usw. verkürzt sich teilweise um Faktor 2. Auch Videoschnitt und natürlich Datenbankanwendungen profitieren.
10.) Cartman 18.01.2009 - 03:10 Uhr
Warum sollt ich ne HDD gegen eine SSD tauschen? Bringt mir doch als normaler Mensch nichts, oder täusch ich mich da?
9.) Duplex 17.01.2009 - 23:58 Uhr
gut , du hast zum teil auch recht

aber server hdds laufen non stop soviel ich weis , zumindest in grossen firmen wie Schwenk , Voith ect...


zur 1TB SSD = http://www.computerbase.de/news/hardwar ... _ssd_1_tb/


naja bei SSD ist ja noch eniges drin , wen erst mal die ganzen investitionskosten drin sind werden diese sicher billiger , und anders als bei hdds kann man bei ssds einfach die chip architektur verbessern und so wesentlich mehr performance ähnlich wie bei cpu/gpu rausholen, soweit ich weis werden die SSds gerade mal in 43nm hergestellt/getestet , bin da nicht sicher , da bleibt noch lange spielraum bis zu dne 22nm und weiter


was meinst du unter den "physischen effekt" ?
8.) N1truX 17.01.2009 - 23:15 Uhr
Duplex:
ich finde es schwachsinn auf dem gebiet für hdds zu forschen
Das sagen viele Leute, solange es nicht notwendig ist. Wenn wir in 5 Jahren merken, dass wir aufgrund eines physik. Effektes bei SSDs nicht mehr weiterkommen, ist das geschreie vonwegen "Warum wurde nicht an einer Alternative geforscht?!" groß. Genau das gleiche Problem wie bei Fusionsreaktoren - Warum jetzt Geldausgeben? Weil die Forschung halt lange dauert.
Quote:
SSDs sind deutlich verbesserte HDDs. in 10-15jahren wo die lasertechnik ausgereift wäre , stehn und deutlich bessere technologien zur verfügung , und SSDs holen zurzeit so abnormal auf die normalen hdds auf das es net mehr lange dauern wird meiner meinung bis die mechanischen hdds ausn handel verschwinden , firmen werden ihre daten ehr auf einer SSd speichern als auf ner üblichen hdd , die gefahr ist einfach viel geringer das das mechanische teil ein baufehler/materialfehler/lagerfehler ect.. aufweist und die ganzen wertvollen daten weg sind
Momentan geschieht das nicht, SSDs sind lange nicht so ausfallsicher, gerade wenn sie oft beschrieben werden und bei Servern spielen mechanische bauteile keine soooo große Rolle, die stehen Still und sind nichtmal großartigen thermischen Belastungen ausgesetzt.
Quote:
wen man so sieht , SSDs mit 512GB/1TB mit 170mb/s sind erst vorgestellt werden , wir sehn fast jede woche nen meldung wo irgent ne firma fortschritte gemacht hat wärend man bei den herkömlichen hdds alle paar monate ne etwas grössere version sieht , weil sie meinermeinung nur noch schleppend erfolge machen mit der aktuellen technik da sie bereits sehr deutlich ausgereizt ist , wärend man bei SSDs noch in den kindershcuhen steckt
Wie du sagst, bei einer ausgereizten Technik noch groß was zu entwickeln fällt schwer, deshalb ja grade Laser ;) Bei SSDs beschränken sich die Innovationen aber bisher auf DIE-Shrinks und Controler-Optimierungen. Und 512GB-1TB - wo? Die größte mom. erhältliche SSD ist 256GiB groß, 512er sollen ca. Mitte des Jahres folgen. Bis dahin sind 2TB HDDs auf dem Markt für vllt. ein zehntel des Preises ;)
7.) Duplex 17.01.2009 - 23:07 Uhr
ich finde es schwachsinn auf dem gebiet für hdds zu forschen

SSDs sind deutlich verbesserte HDDs. in 10-15jahren wo die lasertechnik ausgereift wäre , stehn und deutlich bessere technologien zur verfügung , und SSDs holen zurzeit so abnormal auf die normalen hdds auf das es net mehr lange dauern wird meiner meinung bis die mechanischen hdds ausn handel verschwinden , firmen werden ihre daten ehr auf einer SSd speichern als auf ner üblichen hdd , die gefahr ist einfach viel geringer das das mechanische teil ein baufehler/materialfehler/lagerfehler ect.. aufweist und die ganzen wertvollen daten weg sind


wen man so sieht , SSDs mit 512GB/1TB mit 170mb/s sind erst vorgestellt worden , wir sehn fast jede woche nen meldung wo irgent ne firma fortschritte gemacht hat wärend man bei den herkömlichen hdds alle paar monate ne etwas grössere version sieht , weil sie meinermeinung nur noch schleppend erfolge machen mit der aktuellen technik da sie bereits sehr deutlich ausgereizt ist , wärend man bei SSDs noch in den kindershcuhen steckt

langer beitrag ich weis^^
6.) N1truX 17.01.2009 - 22:56 Uhr
Ich habe mich schon mit Dr. Claudiu Daniel Stanciu in Verbindung gesetzt um solche Fragen zu klären und um ein paar aktuelle Infos zu bekommen ;) Aber schätzungsweise müsste das mit einem schwächeren Laserstrahl und einer ggf. entstehenden Interferrenz o.ä. möglich sein. Oder wie du sagtest eben die "bisherige" Lesetechnik - Aber wir werden ja erfahren was er antwortet^^
5.) Phenocore 17.01.2009 - 22:47 Uhr
Hört sich ja interessant an, aber bei mir wift die News doch eine sehr wichtige Frage auf. Zwar wird hier gesagt, wie schnell man mit dem laser die Polarität ändern kann. Allergings reicht es ja nicht nur die Festplatte zu beschreiben, sondern muss diese auch lesen. Wie wird den der Lesevorgang durchgeführt?

/edit

Habe den verlinkten englischen Artikel gelesen. Die Lesevorrichtung bleibt die selbe, also konventionel. Damit wird also nur die Schreibgeschwindigkeit gesteigert, da das Lesesystem gleich bleibt.

Zudem kommen noch die Probleme mit der Erhitzung durch das Licht...
4.) SunBlack 17.01.2009 - 22:45 Uhr
Ich hoffe mal das die die Technology Marktreif bekommen. Wäre für mich ein würdiger Nachfolger der aktuellen Festplattentechnik, denn SSD kann man nicht direkt als Nachfolger der rotierenden Festplatte sehen. Letztere wird gegenüber SSD wohl immer den Vorteil haben, dass die Speicherdichte höher sein kann, da nicht jedes einzelne Bit eine Ansteuerung braucht, sondern die Ansteuerung nur bei Bedarf "hinfährt". Das mit dem Laser würde ja ähnlich laufen.

Von daher hoffe ich auf ein paralleles dasein von beiden. Wem Geschwindigkeit/Unempfindlichkeit wichtiger ist als Kapazität der wird dann wohl SSD nehmen und die die viel Kapa brauchen Laser-HDD. Das SSDs schneller sein dürften, kann man wahrscheinlich kaum bestreiten. Denn bis die Laser-HDDs marktreif sind, werden noch einige Jahre ins Land gehen und SSDs haben nuneinmal den Vorteil, dass niemand zum Lesen von paar Bits seine Mechanik bewegen muss ;)
3.) Bulldozer 17.01.2009 - 22:31 Uhr
Ich finde SSD Festplatten werden sich irgendwann durchsetzen, ich will eine Intel X25 für 150 € haben.
2.) N1truX 17.01.2009 - 22:04 Uhr
Ich finde nicht das sich HDD und SSD "bekämpfen" sollten, sondern man probieren sollte beides sinvoll! zu kombinieren - Also nicht so wie bei den ersten Hybrid-HDDs. Wir werden es sehen ;-)
1.) Sennahos 17.01.2009 - 22:01 Uhr
Tolle Aussichten; Erweckt in mir viel mehr Symphatie als diese SSD Sache.