Festplatten und SSDs

In den späten 1990er und frühen 2000er Jahren stieg die Nachfrage der Verbraucher nach tragbareren Computern und Laptops wurden immer beliebter. In diesem Zeitraum entstanden SSDs mit NAND-Flash-Speicher, einer Technologie, die Daten als elektrische Ladungen in Halbleiterzellen speichert. Die erste Version wurde 1987 auf den Markt gebracht und nutzte 2D-NAND, das Daten in einer einzigen Zellschicht speichert. Innerhalb dieser Struktur wurde die Flash-Technik Single Level Cell (SLC) verwendet, um ein Bit Daten pro Zelle zu speichern und so der Nachfrage nach Geschwindigkeit und Reaktionsfähigkeit in Verbrauchergeräten gerecht zu werden. Mit der Weiterentwicklung der Laptops bis in die frühen 2000er Jahre verlagerten sich die Prioritäten hin zu schlankeren Designs mit längerer Akkulaufzeit. SSDs erleichterten diese Fortschritte, indem sie den Stromverbrauch senkten und gleichzeitig schnelle Lese- und Schreibgeschwindigkeiten durch direkten, wahlfreien Zugriff ermöglichten, wodurch sie besonders effektiv für die Beschleunigung der Startzeiten und die Verbesserung der Anwendungserlebnisse wurden. Mit SSDs wurden auch deutlich dünnere Bauformen eingeführt (z. B. mSATA, M.2 und U.2), die zu den schlankeren und leichteren Designs moderner Laptops beitrugen. Diese Formfaktoren ersetzten die voluminösen 2,5-Zoll- und 3,5-Zoll-Festplatten in Laptops und ermöglichten schlankere Geräteprofile.

Zur Mitte der 2000er Jahre hatte Datenspeicherung erneut einen Wandelt durchlaufen. Im Jahr 2005 begannen Festplatten mit der vertikale Aufzeichnung (PMR), wodurch die Datendichte erheblich erhöht wurde und größere Speicherkapazitäten zu geringeren Kosten möglich wurden. Im Gegensatz zu LMR, das magnetische Bits horizontal auf der Platte ausrichtete, stellt PMR die Bits vertikal auf, was eine dichtere Packung und größere Stabilität ermöglicht. Dieser Ansatz umging die superparamagnetische Grenze – ein Phänomen, bei dem magnetische Bits instabil werden und anfällig für Datenverlust sind, wenn sie zu eng beieinander gepackt werden. Durch die vertikale Ausrichtung der magnetischen Bits konnte PMR diese Grenze überwinden und eine zuverlässige Datenspeicherung bei viel höherer Dichte ermöglichen. Die höhere Datendichte der vertikalen Aufzeichnung schuf die notwendige Grundlage, um die enormen Speicheranforderungen zu erfüllen, die in den 2010er Jahren in Rechenzentren aufkamen. Diese Entwicklung war besonders wichtig für Rechenzentren, die den Großteil der Last der Verwaltung explodierender Datenmengen übernahmen. 

Im Jahr 2024 hatte PMR seine physikalischen Grenzen erreicht. Es konnte die Flächendichte nicht mehr weiter erhöhen, indem magnetische Bits noch enger zusammengepackt wurden, ohne die Daten instabil zu machen. Die wärmeunterstützte magnetische Aufzeichnung (HAMR) überwand dieses Problem, indem sie eine neue Art von magnetischem Medium verwendete, das die Körner auch dann stabil hält, wenn sie kleiner und dichter gepackt werden. Hierbei wird die Oberfläche der Festplatte mit einem winzigen Laser kurz erhitzt, damit der Schreib-/Lesekopf die Datenbits mit höherer Dichte schreiben kann. Dieser Technologiefortschritt stellte eine seismische Veränderung in der Speicherindustrie dar und ermöglichte Bitdichten von 5 TB pro Platte bzw. 50 TB pro Festplatte.

Heute nutzen die fortschrittlichsten Festplatten die Seagate Mozaic 3+™-Technologieplattform, um HAMR für beispiellose Flächen-Dichtegewinne einzusetzen, während SSDs Quad-Level-Cell-NAND (QLC) nutzen. Diese Fortschritte haben jede Technologie in unterschiedliche Rollen gelenkt. Festplatten sind der Kern großer Cloud-, Edge- und Enterprise-Rechenzentren. Dort speichern und schützen sie enorme Datenmengen auf wirtschaftliche Weise, um unter anderem das Training von KI-Modellen zu ermöglichen. SSDs sind in sehr leistungsstarken Anwendungen in diesen Rechenzentren von entscheidender Bedeutung und bieten wichtigen lokalen Speicher für Verbrauchergeräte.

Diese Umgebungen prägen weiterhin die Speicherlandschaft.