Nano statt Flash: Kleine Teilchen für große Speicher

„Sichern Sie sich jetzt 5 Megabyte Speicher für nur 650 Dollar im Monat!“ – So oder so ähnlich könnte eine Werbeanzeige der Firma IBM Mitte der 1950er Jahre ausgesehen haben. Denn mit der IBM 350 präsentierte das amerikanische IT-Unternehmen im September 1953 die erste Festplatte der Welt.

So groß wie ein moderner Kühlschrank und eine Tonne schwer. Was in Zeiten von Lochkarten und Magnetbändern und Trommelspeichern eine echte Sensation war, wäre heute wohl nur ein schlechter Witz.

Die Entwicklung der Festplattenkapazität verlief rasant. Schon Mitte der 1980er Jahre verfügten die ersten Computer in den Privathaushalten über 200 Megabyte Speicherkapazität.

Heute gehören 500 Gigabyte HDD-Festplatten mit zusätzlichem 64 Gigabyte SSD-Flashspeicher zum Standard-Repertoire eines Computers. Historisch betrachtet ist das Wachstum ist sogar exponentiell. In etwa 16 Monaten verdoppelte sich die maximale Speicherkapazität bei leicht sinkenden Preisen.

Big Data braucht Big Memory

Doch während sich das Kapazitätswachstum zuletzt verringerte, wachsen die globalen Datenmengen enorm. Laut einer Prognose des Netztechnikproviders Cisco wird das Datenvolumen im Jahr 2016 die Grenze von jährlich 1,3 Zettabyte überschreiten (1 Zettabyte sind 10²¹ Byte oder eine Milliarde Terabyte).

Smart Factories, M2M-Communication und das Internet der Dinge treiben diesen Trend an. Experten schätzen, dass es bis zum Jahr 2020 weltweit mehr als 50 Milliarden vernetzte Geräte geben wird.

„Aktuelle Speichertechnologien stoßen in Sachen Datendichte bereits heute an ihre Grenzen. Um langfristig mit den enormen Datenmengen zurechtzukommen, sind neue Technologien und konstante Innovationen ein absolutes Muss“, sagt Béla Waldhauser, Leiter der Datacenter Expert Group bei eco, dem Verband der deutschen Internetwirtschaft.

Die Lösung lautet: Nanotechnologie. „Verglichen mit heutigen Flashspeichern ermöglichen moderne Nanotechnologien das Hundertfache der aktuell möglichen Speicherdichte und extrem kurze Zugriffszeiten“, so Waldhauser.

Kleinste Teilchen für große Speicher

Die umstrittene Technologie arbeitet mit Teilchen in der Größenordnung zwischen 1 bis 100 Nanometern. Das entspricht etwa einem Millionstel Millimeter. Zum Vergleich: Ein menschliches Haar kommt auf etwa 80.000 Nanometer.

Für viele Substanzen im Nano-Maßstab ist nicht bekannt, wie sie sich auf den Menschen oder die Umwelt auswirken werden. Doch eine Pauschale Verurteilung als Wundermittel oder Risiko ist nicht möglich – die Bandbreite der Partikel und ihre Eigenschaften ist viel zu groß für ein solches Urteil.

„Was haben ein Schlagbohrer, ein Kochtopf und ein Gartenzwerg gemeinsam?“, fragt deshalb der Physiker Christian Meier in seinem Buch „Nano“. Die Antwort: „Praktisch nichts, außer dass sie etwa 20 bis 40 Zentimeter groß sind.“

Dennoch würde niemand auf die Idee kommen, Objekte dieser Größe als „Zentimetertechnologie“ zusammenfassen. Bei der Nanotechnologie aber sei es zu dieser „Verrücktheit“ gekommen, so Meier.

Nanospeicher 2020 serienreif

Béla Waldhauser vom eco Verband ist jedenfalls überzeugt: „Die ersten nanobasierten ‘Racetrack-Speicher‘ werden schon 2020 serienreif sein und bisherige Speicherarchitekturen kontinuierlich ablösen.“ Damit ist der Verband zumindest voll auf der Linie der Bundesregierung.

Denn die hat das Motto „immer kleiner, immer schneller, immer effizienter“ ausgerufen und will Kompetenzträger aus dem Feld der Nanotechnologie fördern. Das Bundesforschungsministerium leitet dafür die „Nano-Initiative – Aktionsplan 2015“. 440 Millionen Euro öffentliche Fördermittel stehen zur Verfügung.

Um die Akteure der Branche kennenzulernen und besser zu vernetzen, empfiehlt sich übrigens die Teilnahme am Kompetenz-Atlas des BMBF. Über 2000 Einträge finden sich bereits in dem Nano-Atlas. Einen ausführlichen Beitrag über die Strategie der Bundesregierung finden Sie hier.