Turbo-Speicher

US-Forscher schickt Bits auf die Überholspur

(Bild: © [2008] JupiterImages Corporation)

So raffiniert Festplatten auch konstruiert sein mögen: Die Datenspeicher bremsen Computer aus und erfordern aufwendige Strategien, einem Datenverlust etwa durch einen "Headcrash" vorzubeugen - einer Kollision von Schreib-Lese-Kopf und Magnetschicht der Festplatte. Stuart S. Parkin, Physiker an der kalifornischen Stanford University, schlägt daher als Lösung vor: Statt Schreib-Lese-Köpfe über die Speicherzellen der Festplatten hinwegrasen zu lassen, sollten die Bits zu einer festen Schreib- beziehungsweise Lese-Station eilen.

Der Leiter der Magnetoelektronik-Gruppe am IBM Almaden Research Center in San Jose gilt als Pionier auf dem Gebiet der Datenspeicherung. Er hatte wesentlichen Anteil daran, die mit dem Nobelpreis in Physik 2007 gekürte Entdeckung des Riesenmagnetowiderstands durch Albert Fert von der Universität Paris-Süd und Peter Grünberg vom Forschungszentrum Jülich in ein marktfähiges Speicherprodukt zu überführen, ebenso bei den darauf folgenden Generationen von Festplatten.

Stets ging es darum, mit immer kleineren Sensoren immer feinere Magnetfelder messen zu können - und somit die durch unterschiedliche Magnetisierungsrichtungen codierten Nullen und Einsen des Binärcodes digitaler Daten immer präziser messen zu können. Mit dem Ergebnis, dass diese Bits von Generation zu Generation schrumpfen durften, sich die Speicherdichte also immer weiter erhöhte.

Nun versucht sich der Spezialist für sogenannte Spintronik ganz und gar vom Prinzip der magnetisierten Schicht und des mechanisch bewegten Schreib-Lese-Kopfs zu lösen. Auf Drähten von wenigen Nanometern Durchmesser werden Bits als magnetische Bereiche erzeugt und rasend schnell verschoben, bis sie einen weiteren Nanodraht passieren, der als Lesekopf fungiert.

Millionenfach schnellerer Zugriff dank Nanotechnologie
Der Trick besteht vor allem in der Art und Weise, wie die magnetischen Bereiche in Bewegung gesetzt werden, ohne dabei ihre Größe zu verändern. Letztlich sind es kurze Strompulse, die einen komplexen Prozess von Neuausrichtung der magnetisierten Atome auslösen. Bislang vermochte Parkins diese mit Nanosekunden-Pulsen bis zu fünf Bits im Gleichtakt zu verschieben, und zwar mit einer Geschwindigkeit von gut 150 Nanometern pro Nanosekunde.

Zugriffszeiten im Nanosekundenbereich werden so möglich, millionenfach schneller als in Festplatten und in der Größenordnung von flüchtigen Festkörperspeichern. Ob diese Rennstreckenspeicher allerdings auch das Rennen um die beste und am besten vermarktbare Speichertechnologie gewinnen werden, wird sich erst in einigen Jahren entscheiden, wie Parkin in der November-Ausgabe von "Spektrum der Wissenschaft" berichtet.