Rekord-Speicherdichte auf Magnetband

02. August 2017
IBM-Wissenschaftler Dr. Mark Lantz hält 201 Milliarden Bits zwischen den Fingern. IBM-Wissenschaftler Dr. Mark Lantz hält 201 Milliarden Bits zwischen den Fingern. Bild: IBM Research

    Wissenschafter des IBM-Forschungslabors in Rüschlikon haben es geschafft, auf Magnetband 201 Milliarden Bits pro Quadratzoll unterzubringen. Dies entspricht einer Steigerung der Speicherdichte um das mehr als 20-fache im Vergleich zu neuesten, kommerziell erhältlichen Magnetband-Speichersystemen.

    Die Technologiedemonstration wurde heute auf der 28. Magnetic Recording-Konferenz (TMRC 2017) in Tsukuba, Japan, präsentiert. Damit stellten die IBM Forscher zum fünften Mal seit 2006 einen neuen Weltrekord in der Speicherdichte von Magnetbandspeichern auf. Magnetbandspeicher erleben aktuell eine Renaissance. Erfunden vor mehr als 60 Jahren sind sie heute eine der sichersten, energieeffizientesten und kostengünstigsten Technologien zur Speicherung und Archivierung enormer Datenmengen. Üblicherweise werden sie z.B. in der lokalen Datensicherung in Rechenzentren, für Disaster-Recovery-Lösungen oder zur Einhaltung gesetzlicher Auflagen zur Datenaufbewahrung verwendet. Die Industrie nutzt sie jedoch auch vermehrt für neue Anwendungen wie z.B. in den Bereichen Big Data oder Cloud Computing.

    Mit der nun präsentierten Technologie könnte eine handtellergrosse Kassette bis zu 330 Terabytes (TB) an unkomprimierten Daten speichern. Diese Datenmenge entspricht der Textmenge von 330 Millionen Büchern, die aneinander gereiht die gesamte Länge Japans überragen würden. Mit dem nun demonstrierten Rekord zeigen die IBM Wissenschaftler erneut, dass die Roadmap für die Skalierung in der Magnetbandspeichertechnologie noch für mindestens ein Jahrzehnt fortgeführt werden kann.

    Um die Speicherdichte von 201 Milliarden Bits pro Quadratzoll zu erzielen, nutzen die Wissenschaftler ein von Sony Storage Media Solutions entwickeltes Speicherband, bei dem die Magnetschicht mittels Kathodenzerstäubung (engl. sputter deposition) aufgetragen wurde. Durch dieses Verfahren sind eine extrem feine Verteilung der Magnetpartikel auf dem Band und damit eine höhere Speicherdichte möglich.

    Ausserdem entwickelten die IBM Wissenschaftler verschiedene wichtige Technologien für Bandspeichersysteme weiter: Innovative Algorithmen zur Signalverarbeitung im Datenkanal ermöglichen eine zuverlässige und sehr schnelle Datendetektion trotz Einsatz eines extrem schmalen, 48-nm-breiten, tunnel-magnetoresistiven (TMR) Lesekopfes und bei einer linearen Dichte von 818,000 Bits pro Zoll. Eine verbesserte Servo-Steuertechnik erlaubt eine hochpräzise Positionierung des Lese- und Schreibkopfes mit einer Genauigkeit von weniger als 7 nm und ermöglicht damit eine Spurdichte von 246,200 parallelen Spuren pro Zoll, also dem 13-fachen des aktuellen TS1155 Bandlaufwerks. Ausserdem erlaubt eine neuartige Technologie für reibungsarme Lese- und Schreibköpfe die Verwendung von extrem glatten Magnetbandoberflächen.

    IBM und Sony Storage Media Solutions arbeiten bereits seit mehreren Jahren insbesondere bei der Erhöhung der Speicherdichte von Magnetbandspeichern eng zusammen. Aus dieser Kooperation entstanden mehrere technologische Verbesserungen im Bereich der Speichermedien, wie z.B. ein fortschrittliches Rolle-zu-Rolle-Verfahren zur Herstellung von langen Magnetbändern im Sputter-Verfahren und eine verbesserte Schmiermitteltechnik, die die Lauffähigkeit von Magnetbändern unterstützt.

    Viele der in den letzten Jahren von IBM Wissenschaftlern und Kooperationspartnern für die Demonstration von neuen Speicherdichterekorden entwickelten Technologien werden bereits in IBM Magnetbandspeicherprodukten eingesetzt, wie z.B. eine auf noise predictive maximum likelihood detection basierende Datendetektion sowie die erste Generation von Barium-Ferrit-Magnetband, welche beide 2007 erstmals demonstriert wurden.

    IBM hat eine lange Geschichte von Innovationen im Bereich der Datenspeicherung auf Magnetband. Das erste kommerzielle Tape-Produkt, die 726 Magnetic Tape Unit, kam vor über 60 Jahren auf den Markt. Die verwendeten Spulen mit einem Magnetband von einem halben Zoll Breite hatten eine Speicherkapazität von 2 Megabyte. Verglichen mit IBMs erstem Bandspeicherprodukt erzielt die heute angekündigte Demonstration eine mögliche Erhöhung der Speicherkapazität um das 165,000,000-fache. Diese Ankündigung bestätigt erneut IBMs kontinuierliches Engagement und Führerschaft in der Magnetbandspeichertechnologie.

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