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Dem Tesa-Speicher gehört die Zukunft nicht…

Im April 1998 glaubten viele an einen Aprilscherz: Physiker der Uni Mannheim gaben bekannt, dass sie es geschafft hätten, Daten auf Tesafilm zu speichern. Es war zwar kein Scherz, aber der „Tesa-Speicher“ schaffte es nie in die Produktion, die DVD war effizienter und die Produktionskosten waren ähnlich niedrig.

Allerdings bleibt die Zeit nicht stehen, sodass wir Ihnen hier einen kleinen Ausblick auf die mögliche Zukunft der Speichertechnologie bringen. Es gibt eine Menge an revolutionären Techniken, die zu erwartende Datenfluten verarbeiten sollen: winzige magnetische Wirbel oder Speichermedien, die Synapsen des menschlichen Gehirns kopieren. Das ist noch Zukunftsmusik, wir dagegen zeigen drei Speichertechniken, die schon hergestellt werden. Es kennt sie nur kaum jemand.

Phasenwechsel-Speicher (unser Bild)

Nachfolger der aktuellen Flash-Speicher könnten ab 2016 Phase-Change-Memory-Chips (PCM-Chips) sein. Die schnellen Halbleiterspeicher sind schon in 80 Prozent der neuen Smartphones eingebaut.

PCMs sind aus chemischen Verbindungen aufgebaut, die ihre elektrische Leitfähigkeit verändern können, sogenannten Chalcogenide, die mit Halbmetallen kombiniert werden. Wird dieser Stoff aufgeheizt erhöht sich der elektrischen Widerstand. Durch nochmaliges Erhitzen wird es wieder in seinen kristallinen Ausgangszustand versetzt und hat wieder einen niedrigeren Widerstand – man erhält so binäre Nullen und Einsen. Im Vergleich zu Flash-Bausteinen kann man auf gleicher Fläche das Fünffache an Daten speichern – bei sehr viel günstigeren Produktionskosten. Und die neuen Speicher können mehr als zehn Millionen Mal beschrieben werden.

Magnetoresistives RAM

Möglicherweise ab dem Jahr 2017 werden Spin-Torque-Transfer RAM (STT-RAM – magnetoresistives RAM) auf dem Markt sein. Die Speicher bestehen aus winzig kleinen „Sandwiches“: oben und unten gibt es eine magnetische Schicht, dazwischen eine nichtmagnetische Schicht, die elektronendurchlässig ist. Die binären Einsen und Nullen werden durch die Magnetisierung der beiden äußeren Schichten dargestellt. Sind beide magnetischen Schichten gleich magnetisiert sind, können die Elektronen sie ungehindert durchqueren, bei unterschiedlicher Magnetisierung werden sie abgelenkt. Im Resultat bedeutet das unterschiedlichen elektrischen Widerstand, Zustand 0 oder 1.

Magnetoresistives RAM glänzt durch hohe Schreib- und Lesegeschwindigkeit und geringen Energieverbrauch. Die Herstellungskosten sind allerdings noch so hoch, dass die Speichereinheiten wegen ihrer robusten Technik bisher nur in der Raumfahrt verwendet werden

Racetrack Memory

Experten glauben, Racetrack könne zukünftig das ultimative Speichermedium werden. Im März diesen Jahres wurde einer der ersten Prototypen von Stuart Parkin (Direktor am Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik in Halle/Saale) vorgestellt, in Serie gehen könnte das neue Speichermedium 2020. Racetrack-Speicher können im Vergleich zu Flash-Speichern ein Hundertfaches an Daten speichern – und diese 100 000 Mal schneller lesen.

Ferromagnetische Drähte mit einem Durchmesser im Nanometerbereich machen es möglich. Gespeichert werden Informationen auf gegensätzlich magnetisierten Regionen (sogenannten Domänen), wodurch binäre 1 und 0 erzeugt wird – nicht unähnlich der Speicherart auf Magnetbändern. Jeder Draht kann 10 bis 100 Bit speichern, was zwar nicht nach sehr viel klingt, da aber etwa 180 000 Drähte zusammengenommen die Dicke eines Menschenhaares ausmachen, ist die tatsächliche Speicherleistung exorbitant. Die Nanodrähte bilden ein „U“ mit am unteren Ende angebrachten Schreib- und Leseköpfen. Die Speicherbits werden durch Stromimpulse mit einer Geschwindigkeit bis zu 2000 Metern pro Sekunde durch den Draht zum Lesekopf transportiert – daher der Name „Racetrack“: Rennbahn. Da dabei nur Elektronen bewegt werden, sind Abnutzungserscheinungen quasi ausgeschlossen. Mobile Endgeräte könnten mit fast ewig haltbaren Racetrack-Speichern ausgestattet werden, die Platz für mehrere tausend Filme bieten. Eine Akkuladung würde für mehrere Wochen ausreichen – ein Traum für heutige Smartphone-Nutzer.

Bildquelle: Sap123 / wikimedia