Höhere Speicherdichte bei Festplatten Was ist Bit-Patterned Magnetic Recording (BPMR)?

Autor / Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Stefan Luber / Dr. Jürgen Ehneß

Bit-Patterned Magnetic Recording ist eine Technologie für Festplatten (Hard Disk Drives – HDDs), mit der sich die Speicherdichte der Festplatten erhöhen lässt. Die Daten werden auf den rotierenden Scheiben in kleinen, voneinander isolierten Inselbereichen magnetischer Partikel gespeichert. Das Verfahren löst das Beschreiben magnetischer Schichten mit unregelmäßiger Körnung ab.

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Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt.
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(Bild: © aga7ta - Fotolia)

Die Abkürzung für Bit-Patterned Magnetic Recording lautet „BPMR“. Es handelt sich um eine neue Technologie, welche die Speicherdichte von Hard Disk Drives weiter erhöht. Zur Speicherung der Daten kommen sogenannte Bit-Patterned Media (BPM) zum Einsatz. Im Gegensatz zu herkömmlichen Festplatten besteht die magnetisierbare Schicht der rotierenden Scheiben nicht aus Magnetpartikeln in einer unregelmäßigen Körnung, sondern aus voneinander isolierten Inselbereichen mit magnetischen Partikeln. Die Scheiben sind quasi gemustert. Diese Musterung muss in derzeit noch aufwendigen und teuren nanolithografischen Verfahren auf die Scheiben aufgebracht werden.

Maßgeblich an der Entwicklung der Bit-Patterned Media beteiligt sind Unternehmen wie Toshiba. Für zukünftige Festplatten bestehen Planungen, BPMR und HAMR (Heat-Assisted Magnetic Recording) zur weiteren Steigerung der Speicherdichte zu kombinieren. Diese Technik nennt sich HDMR (Heated-Dot Magnetic Recording) oder BP-HAMR (Bit Patterned-Heat-Assisted Magnetic Recording) und soll Festplatten von bis zu 100 Terabyte Speicherkapazität bei gleichen Abmessungen ermöglichen.

Abgrenzung des Bit-Patterned Magnetic Recording zur herkömmlichen Festplattenaufzeichnung

Bei der herkömmlichen Festplattenaufzeichnung werden die Daten auf einer dünnen Schicht, bestehend aus einer magnetischen Legierung, auf rotierenden Scheiben gespeichert. Diese Schicht weist eine unregelmäßige Körnung auf. Ein Bit besteht in der Regel aus circa 20 bis 30 magnetisierten Partikeln. Bei zunehmender Miniaturisierung wird die Abgrenzung der einzelnen Bits aufgrund der unregelmäßigen Struktur immer schwieriger. Das Signal-Rausch-Verhältnis und die Stabilität gegenüber thermischen Einflüssen verschlechtert sich bei höheren Speicherdichten.

Beim Bit-Patterned Magnetic Recording sind die Bits hingegen in kleinen voneinander isolierten Inselbereichen einer regelmäßigen Oberflächenstruktur des magnetischen Films gespeichert. Die Abgrenzung der einzelnen Bits ist deutlich verbessert, und die Bits können näher beieinander liegen.

Die Herstellung der Bit-Patterned Media ist allerdings deutlich aufwendiger und teurer. Es kommen kostspielige nanolithografischen Verfahren zum Aufbringen der magnetischen Schicht mit ihrer feinen Struktur zum Einsatz. Zudem sind hoch präzise Verfahren zur Synchronisation der Schreibvorgänge und komplexe Servo-Technologien in den Festplatten notwendig. Bis zur Marktreife des Bit-Patterned Magnetic Recordings müssen die Festplattenhersteller hohe Investitionen für neue Herstellungsverfahren tätigen.

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