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28.03.2018 | Datentechnik | Im Fokus | Onlineartikel

Magnetbänder bieten enorme Speicherkapazitäten

Autor:
Robert Lembke

Magnetbandspeicher werden von vielen Unternehmen weltweit zur Datensicherung genutzt. Die eigentlich schon alte Technik ist wegen immer weiter gesteigerter Speicherdichte zukunftsfähig. 

Mit dem durch das Internet forcierten exponentiellen Anstieg der Datenmenge stellt sich verstärkt die Frage nach leistungsfähigen Speicherlösungen in der IT. Während Privatpersonen zumeist mit externen Festplatten auskommen, greifen Unternehmen mit zunehmender Größe gerne auf Magnetbandspeicher zurück, insbesondere um Daten zu sichern, die nicht regelmäßig gebraucht oder genutzt werden (Cold Storage).

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Spezielles Verfahren verteilt Magnetpartikel äußerst fein

Die eigentlich schon alte Technik ist zukunftsfähig. Jüngst haben Forscher beispielsweise einen neuen Speicherrekord erzielt: Auf einem Quadratzoll eines Magnetbands hat IBM Zürich eine Speicherdichte von 201 Gigabits erzielt. Auf eine etwa handtellergroße Speicherkassette passen somit 330 Terabyte an Daten. Die Wissenschaftler haben dazu ein Speicherband genutzt, bei dem die Magnetschicht mittels Kathodenzerstäubung (sputter deposition) aufgetragen wurde. Durch dieses Verfahren sind eine extrem feine Verteilung der Magnetpartikel auf dem Band und damit eine höhere Speicherdichte möglich.

Außerdem wurde die Technologie für Bandspeichersysteme insgesamt weiterentwickelt: Neue Algorithmen für die Signalverarbeitung im Datenkanal ermöglichen eine zuverlässige und schnelle Datendetektion auch bei  Einsatz eines gerade mal 48 Nanometer schmalen tunnel-magnetoresistiven (TMR) Lesekopfes bei einer linearen Dichte von 818.000 Bits pro Zoll.

Die weiter verbesserte Servo-Steuertechnik erlaubt zudem die genaue Positionierung des Lese- und Schreibkopfes mit einer Genauigkeit von weniger als 7 Nanometer und ermöglicht damit eine Spurdichte von 246.200 parallelen Spuren pro Zoll – etwa dem 13-fachen aktueller Bandlaufwerke. Besonders reibungsarme Lese- und Schreibköpfe erlauben dabei die Verwendung von extrem glatten Magnetbandoberflächen. Letzteres hat zur Folge, dass ein Signalverlust beim Schreiben und Lesen erheblich reduziert wird. 

"Es ist bekannt, dass der Signalverlust durch Abstände exponentiell reduziert werden kann, indem der Abstand zwischen Kopf und Medium verringert wird. Die Forderung nach immer höheren Aufzeichnungsdichten erfordert eine möglichst glatte Oberfläche und eine möglichst geringe Flughöhe (räumliche Trennung oder Abstand zwischen Kopf und Medium)", schreibt Bharat Bhushan im Kapitel "Micro/Nanotribology and Micro/Nanomechanics of Magnetic Storage Devices".

Kosteneffiziente und flexible Speicher trotzen dem Vergessen

Im Vergleich zu den bisher genutzten Magnetbändern auf Barium-Ferrit-Basis werden die Kosten für die mit dem Sputter-Verfahren hergestellten Speicherkassetten laut IBM voraussichtlich etwas höher sein. Dies werde jedoch durch das sehr große Speicherpotenzial ausgeglichen, so dass die Kosten pro Terabyte so ausfallen, dass man konkurrenzfähig zu anderen Speichertechnologien sei.

Dass die Magnetbandspeicher-Technologie, die am Anfang der Entwicklung stand, noch immer genutzt und weiterentwickelt wird, liegt an den vergleichsweise geringen Herstellungskosten bei gleichzeitig höherer Speicherkapazität, etwa im Vergleich zu Festplatten. Für die explodierenden Datenmengen des 21. Jahrhunderts stellt flexibel nutzbares Tape deshalb noch immer eine wichtige Ressource dar.

"Die magnetische Speicherung ist die wichtigste Technologie zur Datenaufzeichnung und hat sich im letzten halben Jahrhundert sehr schnell entwickelt. Obwohl sie ein hohes Maß an Veredelung erreicht hat, entwickelt sie sich weiter. Es wird mit neuen Ideen experimentiert", schreibt Alberto P. Guimarães in der Einleitung des Buchkapitels "Magnetic Recording" aus dem englischsprachigen Werk "Principles of Nanomagnetism". Guimarães beschreibt darin die technischen Grundlagen der magnetischen Aufzeichnung.  

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Quelle:
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