Ich zitiere mal Seagate: “Seagate läutet die nächste Generation der Festplattenkapazität ein mit HAMR (Heat-Assisted Magnetic Recording//Englisch; magnetische Aufzeichnung mit Hilfe von hoher Temperatur). HAMR ist die einzige derzeit erforschte und getestete Technologie, die den nötigen nächsten Schritt für die Flächendichte ermöglicht.”
Also eine Harddisk, keine SSD, besteht aus mehreren Scheiben, die durch eine magnetische Reaktion Daten speichern kann. Die Daten werden mit einem bestimmten Verfahren auf einer sehr kleinen Fläche im Nanometerbereich gespeichert. Daher wird die Menge der speicherbaren Daten durch die Fläche begrenzt. Jetzt könnte man die Anzahl der beschreibbaren Flächen natürlich einfach erhöhen, um mehr Daten speichern zu können, aber dadurch würde eine Speicherdisk deutlich schwerer, größer, höher und langsamer werden und mehr Strom benötigen. Das funktioniert also nicht wirklich. Die Alternative war die Daten übereinander auf der Fläche zu stapeln bzw. stapelt man Nanoteilchen übereinander. Dieses erhöhte die speicherbare Datenmenge beträchtlich. Nach dieser Methode arbeiten heutzutage die meisten Disks mit Kapazitäten bis um die 20 Terabyte. Aber auch diese Alternative hatte durch die gebräuchlichen Technologien ihre Grenzen.
Jetzt nutzt Seagate HAMR. Beim HAMR wird durch einen nanophotonischen Laser, der durch einen photonischen Trichter über eine Quantenantenne kanalisiert wird, eine Speicherfläche vorgewärmt und mit einem speziellen Magnetkopf (Mozaic3+) beschrieben. Die Speicherung und das Auslesen der Daten spielt sich auf atomarer Ebene ab (also winziger als winzig). Durch die Erwärmung können die Daten deutlich effizienter gespeichert werden. Dafür benötigt es aber noch eine spezielle Legierung bzw. Schicht auf den Datenscheiben der Harddisk und den Spintronic Reader der 7. Generation zum Auslesen der Daten.
Gesteuert wird die ganze Sache von einem 12 Nanometer Controller, der von Seagate entwickelt wurde. Der Chip ist deutlich größer als 12 Nanometer, aber die Innereien, hauptsächlich Transistoren und Leiterbahnen, sind sehr klein und liegen sehr dicht nebeneinander. Zum Vergleich: Beim Vorgängermodell waren es noch 28 Nanometer mit der selben Chipgröße (also weniger Innereien auf der selben Fläche). Dieses Mehr auf der selben Fläche ermöglicht schnellere Signalverarbeitungen (mit 4GHz) und man benötigt weniger Strom um den Chip zu betreiben. Oder anders ausgedrückt: Der Strom aktiviert auf seinem Weg mehr Transistoren im Vergleich zum selben Weg auf dem alten Chip. Dazu kommen dann spezielle integrierte Funktionen, die die Speicherung und das Auslesen der Daten der HAMR Disks effizient ermöglichen.
Wie bereits erwähnt ist Mozaic3+ der Magnetkopf, der die Daten schreibt. Dafür wird aber zusätzlich eine Art Netz oder Folie benötigt, die über die Scheiben der Disk gelegt wird. Diese besteht aus einem Platin/Eisen Gemisch. Also ein Übergitter aus Platinlegierung, das sehr dünn ist. Letztlich spricht man dann von Platinteilchen und Eisenteilchen, weil die Technik auf atomarer Ebene arbeitet. Zu diesem Gitter gehört aber auch noch eine kristalline Schicht auf einem speziellen Glassubstrat. Diese Schichten sind dann für die Anordnung der Datenteilchen/ Nanopartikel verantwortlich. Die hohe Erwärmung durch den Laser führt dann in der Legierung zu einer Transformation, die die magnetischen Eigenschaften der Speicherdisk verbessert. Der Laser erhitzt auch wirklich nur eine sehr winzige Fläche, die die Nanopartikel enthält, die verändert werden müssen, um eine Information zu speichern. Dabei gilt es noch ein weiteres Problem zu lösen: Die Kühlung. Seagate hat speziell dafür einen hochentwickelten Kühlmechanismus integriert.
Wie funktioniert jetzt der Schreibvorgang im Detail? Alleine die Bestrahlung mit der Laserenergie reicht nicht aus. Deswegen gibt es noch die Quantenantenne, die die Energie in Wärme umwandelt. Dies geschieht mit Schwingungen von Elektronen des Laserlichts auf dem Quantenlevel. Huih! “Antman” lässt grüßen.. Man spricht dann auch von Oberflächenplasmonen, die durch Licht auf der Metalloberfläche induziert werden. Also da kommt dann eine Art hochintensives Magnetfeld raus mit großer Hitze. Überrascht? :-) Die dabei entstehende Hitze (800 Fahrenheit, etwa 420 Grad) verändert die Eigenschaften der Teilchen in der Legierung und ermöglicht es, diese beim Schreiben durch Mosaic per Magnetismus neu auszurichten. Das auf einem höchst präzisen Niveau und mit einer sehr hohen Bitdichte. Am Ende entsteht durch eine geänderte Ausrichtung der Teilchen die Möglichkeit, Änderungen im Magnetfeld auszuwerten, die dann beim Lesen als Informationen auf dem Bildschirm erscheinen.
Jedes ausgerichtete Nanopartikel für die Datenspeicherung ist dabei nur wenige Nanometer groß (macht irgendwie Sinn..) und stellt ein Datenbit dar. Ein Bit ist die kleinste Dateninformation, die gespeichert werden kann. Das ist ein “An” oder “Aus” (oder “1” oder “0”). Kombiniert man sehr viele dieser Bits, dann kann man eine richtige Information speichern, z.Bsp. wäre “1110” die Zahl 14. Dieser könnte man wiederum ein Zeichen zuordnen und das wäre dann unsere Information.
Das sind also die neuen Harddisks von Seagate. Und nein! Das sind keine CD Brenner. Beim CD Brenner brennt ein Laser kleine Vertiefungen in Kunststoff.
Aktuell werden die Mozaic3+ Disks bereits von ein paar Cloud Anbietern verwendet. Eine Umrüstung von den alten Disks auf die neuen Disks ist ohne größere Probleme möglich, weil die Schnittstelle kompatibel ist und die Schreib/Lesevorgänge von dem Controller in der Disk kontrolliert werden.
