Speichertechnologien der Zukunft

von Markus Walter

Copyright M.Walter 2007

Inhalt:

1. Was ist Speicher ?

2. Vergangenheit - Gegenwart

3. Zukunft

a. Tesafilm

b. Millipede

c. Organische Speicher

e. Holographische Speicher

4. Fazit

1.Was ist Speicher ? Getreide oder Datenspeicher Wielange bleiben die Daten erhalten ? Art der Speicherung - magnetisch

- optisch

- elektrisch

- chemisch

- biologisch

- thermo-mechanisch

2.Vergangenheit - Abakus

- 1100 v.Chr. in Indo-China erfunden

- wurde von den Griechen und Römern bis ins 16.Jahrhundert verwendet

2.Vergangenheit

Lochstreifen

- Mechanischer Speicher- Max. 2000 Zeichen pro Sekunde- Nur einmal beschreibbar- Sehr robust

2. Vergangenheit

Kernspeicher- 1949 bis in die 70er Jahre

- nicht Flüchtiger Speicher

Robust gegenüber EMP, Hohen Temperaturen und Strahlung

2.Gegenwart

CD

1981 wurde 1 CD vorgestellt

1988 wurden bereits 100 Millionen Audio CD hergestellt

2. Gegenwart

DVDMarkteinführung 1996

1999 Erster DVD Brenner für mehr als 5000 DM

2001 wurden mehr Filme auf DVD als auf Kassette verkauft.

2.Gegenwart

Festplatten

Ferromagnetisches Speichermedium

1956 Erste magnetische Festplatte von IBM (5MB)

2. Gegenwart

Festplatten

2. Gegenwart

USB –StickDaten bleiben bis zu 10 Jahre lesbar

Speicherkapazitäten reichen von 16 MB bis 64 GB

Viele Einsatzmöglichkeiten:

MP3-Player, Diktiergerät, Kamera

3. Zukunft

Science Fiction im Computer

Die 50 000 GB DVD !!

Speichererweiterung aus dem Wasserhahn !!??

??

?

Die Festplatte lebt !!

Der Tesafilmspeicher

- Optischer Speicher

- 1998 zufällig am

Heidelberger

HML-Institut entdeckt

Dr. Steffen Noehte

Der Tesafilmspeicher

Nachteil: Nicht lösch- und überschreibbar

Vorteil: Nicht lösch- und überschreibbar !!!!

Fälschungs- und Manipulationssicher

Verwendung:

Holographische Barcodes

Micro Barcodes

Versiegelungsstreifen

Millipede

Von IBM entwickelt

Vergleichbar mit der klassischen Lochkarte

Basiert auf der Rasterkraftmikroskoptechnologie

Tausendfüssler

Kern ist eine zweidimensionale Anordnung von v-förmigen Silizium-Federzungen (Kantilever)

Mit 400 Grad Celsius werden die Informationen geschmolzen

Millipede

- Kantilever-Array: 4096 (64x64) Kantilever

- Jeder Kantilever tastet einen 100x100 Micrometerbereich ab.

- Tastspitze ist 1Micrometer lang.

Millipede

Datenträger besteht aus 2-3 Nanometer dünnen Polymerfilm

Bewegt wird nur der Datenträger mithilfe von Spulen. -> Auf 2 Nanometer genau positionierbar.

Millipede

Fazit:- Speicherdichte von 1TBit pro Quadratzoll erreicht. (25 DVD auf einer Briefmarke)

- 100 000 Schreib/Lese Zyklen erfolgreich getestet

- Trotz Mechanik: 20-20 Mbit/Sekunde erreichbar

- Erste Anwendung bei SD-Karten mit 100 GB Speicherkapazität

Millipede

Erste Versuche bei der Firma Opticom in Oslo

Organischer Speicher

Protein Bakteriorhodopsin

Durch Bestrahlung mit Farbigem Licht können 2 stabile Zustände erreicht werden

Blaues Licht führt zu einem „Reset“ das Proteins

Zwischen 2 Polymerschichten befindet sich die Proteinschicht

Die obere Schicht schreibt, die untere liest die Daten aus.

Organischer Speicher

- Eine ganze Speichermatrix ist 100 Nanometer groß.

- Zugriffszeit liegt bei 5 Nanosekunden

- Mehrerer Schichten problemlos möglich

Organischer Speicher

Nachteile:

Ansteuerung der einzelnen Schichten mit Vergleichsweise großen Transistoren

Pro gespeicherten MB sind 9000 Transitoren nötig

Noch hoher Ausschuß in der Herstellung.

Nur etwa 20% aller Schichten weisen keine Fehler auf.

Organischer Speicher

Fazit:- Keine Beweglichen Teile.

- Mehr als 100 000 Schreib/Lese Vorgänge getestet.

- Eine geplante Speichermatrix mit 1000 Lagen hätte ein Speichervolumen von 170 000 GB

Organischer Speicher

DVD mit Proteinbeschichtung wird zur Zeit an der Harvard Medical School in Boston entwickelt.

Organischer Speicher

Die 50.000 GB DVD

Funktioniert mit dem Protein Halobacterium salinarum.

2007 sollen erste DVDs mit 4000 GB Kapazität verfügbar sein.

Kapazitäten bis zu 50 000 GB sollen möglich sein.

- Festlegen eines einheitlichen Standards

- Beschleunigen der Entwicklung

Holographischer Speicher

HVD Allianz wurde am 9. Dezember 2004 gegründet

Am Beispiel der HVD

- Verwendung von 2 Lasern

(Rot und Blau/Grün)

- Werden als Referenzstrahl und Signalstrahl bezeichnet

Holographischer Speicher

Interferenz:Amplitudenverstärkung beim zusammentreffen von 2 Wellenbergen

An diesen Punkten werden Informationen Gespeichert

Zum Auslesen wird nur ein Laser benötigt

Holographischer Speicher

Die Wellenlänge des verwendeten Lichts bestimmt den Platzbedarf für 1 Bit.

Ein Quadratzoll könnte theoretisch

2014 Terabyte (1,61×1013 Bits) speichern.

Ein Kubikzoll desselben Speichers hätte eine Speicherkapazität von 8.083.729.105 Terabyte

Holographischer Speicher

Nachteil:

Bewegliche Teile (ähnlich eines DVD Laufwerks, aber mit 2 Lasern)

Haltbarkeit max. 50 Jahre

Wiederbeschreiben macht noch große Probleme

Holographischer Speicher

Geplante Markteinführung vom Maxell

2007

Laufwerk 1. Generation• Kapazität 300 GB• Transferrate 160 Mb/s• Durchschnittliche Zugriffszeit 250 ms• 407 nm Laser

Medium 1. Generation• Kapazität 300 GB• Transferrate 160 Mb/s• Durchmesser 130 mm, einmalig beschreibbare Disk• mehr als 50 Jahre Haltbarkeit

Holographischer Speicher

- Wikipedia- Rechentechnik.foerderverein-tsd.de- Tec.channel- Tesa scribos GmbH- Maxell- IBM- photoscala.de

- Alle Bilder Stammen von oben genannten Internetseiten

Quellen

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

Gerne stehe ich Ihnen für Fragen zur Verfügung

Ende des Vortrags