Platz für Informationen Was bedeutet Speicherdichte?

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Die Speicherdichte ist ein Maß dafür, wie viele Informationen sich auf einer definierten Größeneinheit wie einer Fläche eines bestimmten Speichermediums ablegen lassen. Je höher die Speicherdichte, desto mehr Daten können auf einem Datenträger definierter Abmessungen gespeichert werden. Die Speicherdichte magnetischer, optischer oder halbleiterbasierter Speichermedien wurde über die vergangenen Jahrzehnte durch verschiedene Verfahren und Lösungen kontinuierlich gesteigert.

Die Speicherdichte gibt Auskunft darüber, wie viele Informationen auf einer definierten Größeneinheit wie einer Fläche oder Länge eines bestimmten Speichermediums gespeichert werden können. Alternative Begriffe für Speicherdichte sind „Aufzeichnungsdichte“ oder „Datendichte“. Im digitalen Umfeld wird sie auch als „Bitdichte“ bezeichnet.

Je höher die Speicherdichte, desto mehr Daten lassen sich auf magnetischen, optischen oder halbleiterbasierten Datenträgern wie Festplatten, SSDs, Flash-Speichern, CDs, DVDs, Blu-rays oder Magnetbändern definierter Abmessungen ablegen. Typische Einheiten für die Speicherdichte beziehungsweise Bitdichte sind Bits pro Zoll (Inch) oder Bits pro Quadratzoll (Square Inch). Über die vergangenen Jahrzehnte konnte die Bitdichte der verschiedenen im IT-Umfeld eingesetzten Speichermedien und Datenträger durch die Weiterentwicklung von Aufzeichnungsverfahren und Speichertechnologien kontinuierlich gesteigert werden. Die Datendichte ist neben Performance, Kosten, Energieverbrauch, Lebensdauer und Anzahl der Speicherzyklen eine wichtige Eigenschaft eines Datenspeichers.

Technische Verfahren und Lösungen zur Steigerung der Aufzeichnungsdichte verschiedener Speichertechnologien

Für die unterschiedlichen verfügbaren Speichertechnologien kommen verschiedene technische Verfahren und Lösungen zur Steigerung der Aufzeichnungsdichte zum Einsatz.

Bei halbleiterbasierten Datenspeichern wie Flash-Speichern wurden Speicherzellen entwickelt, die nicht nur ein Bit an Information pro Speicherzelle (Single-Level-Cell), sondern mehrere Bit speichern können. Mittlerweile gibt es Multi-Level-, Triple-Level-, Quadruple-Level- und Penta-Level-Zellen.

Die Bit-Informationen sind durch die in der Zelle gespeicherten elektrischen Ladungsniveaus abgebildet. Eine Penta-Level-Zelle unterscheidet beispielsweise 32 verschiedene Ladungsniveaus. Eine weitere Technologie zur Steigerung der Bitdichte ist die Anordnung der Speicherzellen in mehreren Schichten (Layern) und in dreidimensionalen Strukturen.

Festplatten und Magnetbänder arbeiten mit magnetischen Aufzeichnungsverfahren. Zur Steigerung der Aufzeichnungsdichte kommen verkleinerte magnetische Strukturen, miniaturisierte Schreib-/Leseköpfe mit hochempfindlichen Magnetsensoren und spezielle magnetische Materialien zum Einsatz. Im Festplattenbereich werden Aufzeichnungsverfahren wie das Perpendicular Magnetic Recording (PMR), Heat-Assisted Magnetic Recording (HAMR) und Shingled Magnetic Recording (SMR) genutzt.

Bei optischen Speichermedien lässt sich die Aufzeichnungsdichte durch eine Miniaturisierung und Verdichtung der Datenspuren und das Aufbringen mehrerer Daten-Layer (Dual-Layer- oder Triple-Layer-Medien) erzielen. Zum Schreiben und Lesen stark miniaturisierter Datenspuren sind kurzwellige Laser wie blaue Laser mit 405 Nanometer Wellenlänge bei der Blu-ray-Technik notwendig.

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