Acoustic-assisted Magnetic Recording

Forscher erhöhen mit Schallwellen die Speicherkapazität von Festplatten

| Redakteur: Nico Litzel

Forscher an der Oregon State University haben ein neues Verfahren entwickelt, mit dem sich die Kapazität von Festplatten deutlich steigern lässt. Die Forscher setzen dabei auf Ultraschall statt auf Hitze.
Forscher an der Oregon State University haben ein neues Verfahren entwickelt, mit dem sich die Kapazität von Festplatten deutlich steigern lässt. Die Forscher setzen dabei auf Ultraschall statt auf Hitze. (Grafik: Courtesy of Oregon State University)

Elektroingenieure an der Oregon State University haben ein Verfahren zur Steigerung der Speicherdichte von Festplatten mithilfe von Ultraschall entwickelt.

Herkömmliche Festplatten und Flash-Speicher haben eines gemeinsam: Eine fortschreitende Miniaturisierung der Strukturen, bisher der klassische Ansatz zur Steigerung der Speicherdichte, wird immer schwieriger. Beide Techniken stoßen an ihre physikalische Grenzen, sodass neue Lösungen gefragt sind. Bei der Flash-Technik entdecken die Forscher die vierte Dimension. Bei Festplatten hingegen sollen neue Platter-Materialien künftig zu noch leistungsfähigeren Disks verhelfen.

Problem Superparamagnetismus

Traditionell wird mehr Kapazität auf einer Festplatte gewonnen, indem die Bit-tragenden magnetischen Bereiche immer weiter verkleinert werden. Es gibt aber ein Limit, bei dem der sogenannte Superparamagnetismus zuschlägt. Das heißt, dass die thermische Energie der magnetischen Bereiche bei normaler Umgebungstemperatur ihre magnetische Energie übertrifft. Dadurch verlieren diese ihre magnetische Ausrichtung, sodass die Bits instabil werden und „kippen“.

Die Festplattenhersteller versuchen dieses Problem zu lösen, in dem sie neue Materialien verwenden, die selbst bei größeren Temperaturschwankungen magnetisch extrem stabil sind. Dadurch ergeben sich allerdings neue Probleme, denn diese Legierungen, beispielsweise Eisenplatin, sind so stabil, dass sie sich nur durch große magnetische Feldstärken beschreiben lassen. Die Speicherdichte würde dadurch jedoch dramatisch sinken.

Seit mehreren Jahren forscht die Branche daher an Heat-assisted oder Thermal-assisted Magnetic Recording. Bei diesem Ansatz werden die magnetischen Bereiche vor dem Beschreiben durch einen Laser erhitzt, wodurch sie temporär destabilisiert werden und sich leichter ummagnetisieren lassen. Nach dem Abkühlen der zuvor erhitzen Bereiche verbleiben die magnetischen Informationen dann in einem stabilen Zustand. Dieser Ansatz ist allerdings technisch sehr anspruchsvoll und noch nicht marktreif.

So ist es beispielsweise nicht einfach, ausschließlich den gewünschten Bereich zu erhitzen, ohne dabei umliegende Gebiete mit zu beeinflussen. Das Verfahren gilt als technisch äußerst anspruchsvoll und erfordert den Einbau von vielen zusätzlichen optischen, elektronischen und magnetischen Elementen in Thermal- oder Heat-assisted Magnetic Recording Disks.

Ultraschall statt Hitze

Einen Ausweg haben nun womöglich Forscher an der Oregon State University gefunden, indem sie Ultraschall anstelle von Hitze verwenden, um die zu beschreibenden Bereiche für eine Ummagnetisierung vorzubereiten. Im Gegensatz zu Hitze ließen sich die Ultraschallwellen dabei zielgenauer einsetzen, erklären die Forscher. Darüber hinaus kehrten die Bereiche sofort in ihren stabilen Zustand zurück, sobald der Ultraschall abgeschaltet werde.

Ein weiterer Vorteil sei, dass das Ultraschallverfahren – anders als bei Thermal-assisted magnetic Recording – auch bereits bei aktuell in Festplatten verwendeten Materialien funktioniere. Das Forscherteam will nun weiterforschen und das Verfahren in Bezug auf die Performance, die Kosten und die eingesetzten Materialien weiter verbessern.

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