San Jose/Stuttgart, Starnberg, 27/28. Dez. 2010 - Forscher von IBM haben eine möglicherweise entscheidende Entdeckung gemacht...
Zum Hintergrund: Im Rahmen ihrer Forschungen zum "Racetrack"-Speicherdesign (IBM Terminologie) konnten erstmals exakte Messungen erzielt werden, wie schnell und wie weit Daten in Nanostrukturen verschoben werden können. Damit ist ein weiterer Schritt hin zum Speichern im Bereich der Nanostrukturen- und Formate erzielt worden. Die Ergebnisse der aktuellen Forschung wurden in der Zeitschrift Science (Ausgabe vom 24.12.2010) im Beitrag “Dynamics of magnetic domain walls under their own inertia” (Autoren: Stuart Parkin, Luc Thomas, Rai Moriya, Charles Rettner / IBM Forschung Almaden/USA) publiziert.
Das Entwicklungspotential von Festplatten (Problem: I/O-Gap, Latency) und konventionellen Halbleiter-Speichern (NAND/Flash SSDs, Stichwort: Latency, Temperatur) ist begrenzt. Seit sechs Jahren arbeiten IBM Forscher daran, eine neue Speicherklasse zu entwickeln, genannt “Racetrack Memory”.
Nach Auskunft von Herrn Kurt Gerecke - Speicherexperte bei IBM Deutschland - kann "Racetrack" wie folgt beschrieben werden: "Bei der herkömmlichen als Speichermedium verwendeten Festplatte werden das Medium und ein Schreib-/Lesekopf bewegt, um Daten zu lesen, zu schreiben oder zu löschen. Anders beim „Racetrack-Verfahren“: Hier werden die magnetischen Domänen zu den zentralen Lese- und Schreibeinheiten, die in der Mitte des Nanodrahtes angebracht sind, hin verschoben – und dies mit extrem hoher Geschwindigkeit. Die gespeicherten Datenbits scheinen durch den Datenleiter zu „rasen“, daher der Name „Racetrack“.
Da ein einzelner „Racetrack“ nur wenige Nanometer gross ist und zwischen 10 und 100 Bits speichern kann, erlaubt die Technologie extrem hohe Speicherdichten. Im Vergleich zu Flash- Speichern könnte ein „Racetrack-Speicher“ eine 100-mal grössere Datenmenge auf derselben Fläche aufzeichnen. Das entspräche rund 500.000 Musiktiteln oder 3.500 Filmen. Durch den minimalen Stromverbrauch eines „Racetrack-Speichers“ könnte ein MP3 Gerät zudem wochenlang mit einer einzigen Batterie betrieben werden...
Laut eines im Fachmagazin Science veröffentlichten Forschungsberichts konnte ein Team von IBM Forschern nun erstmals die sog. Domain-Wall-Beschleunigung und -Verlangsamung als Reaktion auf elektrische Impulse messen. Dies entspricht dem Bewegen und Verarbeiten digitaler Informationen. Um einen möglichst kompakten und schnellen Speicher zu erhalten, müssen die Domain Walls im Speicher mit Geschwindigkeiten von mehreren hundert Kilometern pro Stunde hin zu atomgenauen Positionen entlang der Schleifen bewegt werden.
Zitat: "Wir haben entdeckt, daß die Domain Walls ihre Spitzenbeschleunigung nicht sofort erreichen, sobald Strom angelegt wird, und daß es genau die gleiche Zeit dauert, die Spitzenbeschleunigung zu erreichen, wie es dauert, sie abzubremsen und anzuhalten", sagt Dr. Stuart Perkin, Fellow, IBM Forschung in Almaden. "Dies war bisher unbekannt, weil niemand mit Bestimmheit sagen konnte, ob Domain Walls eine Masse haben und die Effekte der Beschleunigung und Abbremsung sich exakt aufheben. Jetzt wissen wir, daß die Domain Walls exakt entlang der Schleifen positioniert werden können, indem wir die Länge der Stromimpulse variieren."
Fazit: Aufgrund der Speicherkapazität, geringen Größe und Energieeffizienz wäre diese Technologie ein Durchbruch bei Speichermedien für zukünftige Generationen von Mobiltelefonen, Computern und Servern, auch um die bislang zum Einsatz kommenden Speicherarchitekturen in Rechenzentren – Disk, Tape, SSDs (NAND, PCM) etc. langfristig zu ersetzen, da der Ansatz des Racetrack-Speicher darauf abzielt, die besten Attribute aller bisherigen Speicherklassen zu kombinieren - in magnetischen Regionen = Domains - die nur wenige Dutzend Nanometer breit sind. Weitergehende Informationen unter
http://researcher.watson.ibm.com/researcher/switch_views.php
Literaturangabe: Proof of Concept, 2008 (Hayashi, M., Thomas, L., Moriya, R., Rettner, C. & Parkin, S. S. P. Current-Controlled Magnetic Domain-Wall Nanowire Shift Register. Science 320, 209-211.