Mehr Speicher, mehr Tempo: 5 Trends, die die Zukunft der Datenspeicherung prägen werden

Wir werfen deshalb einen Blick auf die neuesten Entwicklungen bei Festplatten – von den klassischen HDDs, die trotz des Nachteils der empfindlichen beweglichen Teile weiterhin nicht wegzudenken sind, bis hin zu neuen Generationen von SSDs, die sich anschicken, alle bisher aufgestellten Geschwindigkeitsrekorde in den Schatten zu stellen.

HDD vs. SSD

Solid State Drives, also SSDs, haben in den vergangenen Jahren den Markt für Datenträger ordentlich durcheinandergewirbelt. Aber noch haben sie die ehemaligen Platzhirsche aus dem Hard-Disk-Drives-Segment nicht verdrängt. Schaut man sich die Stärken und Schwächen der beiden Technologien näher an, wird auch klar warum.

Geschwindigkeit

SSDs sind wahre Geschwindigkeitswunder. Die Lese- und Schreibgeschwindigkeit liegt mittlerweile bereits bei Tausenden von MB/s. HDDs kommen da nicht mit. Sie bieten üblicherweise Geschwindigkeiten zwischen 80 und 160 MB/s.

Speicherkapazität & Kosten

Bei SSDs sind Kapazitäten von 1 TB bis 4 TB inzwischen gängig. Größere Speichermengen sind möglich, kosten aber schnell ein kleines Vermögen. Hier liegt weiterhin der entscheidende Vorteil der HDDs: Größere Modelle bis 20 TB sind überall erhältlich und deutlich erschwinglicher. Vor dem Hintergrund der Bedeutung von Big-Data- und KI-Anwendungen ist zuletzt die Nachfrage nach HDD-Speichern sogar wieder gestiegen.

Robustheit und Haltbarkeit

SSDs enthalten keine beweglichen Teile. Das macht sie robuster und widerstandsfähiger gegenüber Erschütterungen. Für Laptops und mobile Geräte sind sie deshalb die folgerichtige Wahl. Wird die SSD nicht mehr erkannt, liegen stattdessen oft schwerwiegende Probleme an der Elektronik zugrunde. HDDs mit ihren rotierenden Scheiben und Schreib-/Leseköpfen sind empfindlicher gegenüber Stößen. Scheinbar paradoxerweise haben sie aber einen Vorteil bei der Langzeitarchivierung: Dank stabiler magnetischer Aufzeichnung können Daten über Jahrzehnte hinweg konserviert werden.

Datensicherheit und Datenwiederherstellung

HDDs sind physisch anfällig, jedoch stehen die Chancen gut, dass Daten von einem professionellen Datenrettungsservice auch bei mechanischen Schäden wiederhergestellt werden können. Bei schweren physischen Beschädigungen kann die Wiederherstellung allerdings langwierig und auch kostspielig sein. SSDs bieten durch fehlende bewegliche Teile eine geringere Anfälligkeit für physische Schäden. Allerdings kann bei schwerwiegenden Fehlern die Datenwiederherstellung komplizierter sein. SSDs speichern Daten anders als HDDs, weshalb spezialisierte Tools und Expertise für eine SSD-Datenrettung ein Muss sind.

2 HDD-Trends

Die Stärken weiter ausbauen: HAMR- und MAS-MAMR-Technologien

Mit HAMR (Heat-Assisted Magnetic Recording) und MAS-MAMR (Microwave-Assisted Magnetic Recording) befinden sich gleich 2 Verfahren in der Erprobung, die darauf abzielen, die bereits jetzt beeindruckende Speicherkapazität von HDDs noch weiter zu erhöhen.

Bei der HAMR-Technologie wird Hitze genutzt, um die magnetische Stabilität kleiner und dichter Datenbits auf einer Festplatte zu erhöhen. Dafür wird mit einem winzigen Laserstrahl die Oberfläche der Festplatte auf etwa 400 °C erhitzt, wodurch das Schreiben von Daten in kleinere Bereiche ermöglicht wird.

MAS-MAMR verwendet Mikrowellen zur Erreichung desselben Ziels. Ein Spin-Torque-Oszillator erzeugt Mikrowellenfrequenzen zwischen 20 und 40 GHz, die das Speichermedium bombardieren und auf diese Weise das Schreiben von Daten erleichtern.

Die Schwächen reduzieren: NVMe-HDDs

NVMe-HDDs (Non-Volatile Memory Express Hard Disk Drives) kombinieren klassische HDD-Festplattenlaufwerke mit dem modernen NVMe-Protokoll. Ursprünglich für SSDs entwickelt, bietet das Protokoll auch für HDDs eine schnellere und effizientere Datenübertragung im Vergleich zu älteren Protokollen wie SATA und SAS.

Bis es NVMe-HDDs in jedem Fachmarkt zu kaufen gibt, wird es noch einige Jahre dauern. Eine entscheidende Rolle könnte diese neue Technologie insbesondere in Rechenzentren spielen, indem sie eine Brücke zwischen kostengünstiger, großer Speicherkapazität und hoher Leistung schlägt.

Zwei SSD-Trends

NRAM: Der Speicher der Zukunft?

NRAM (Non-Volatile Random-Access Memory) basiert auf Kohlenstoff-Nanoröhren und kombiniert die Vorteile von DRAM und Flash-Speicher. Die Speicherzellen nutzen die elektrische Leitfähigkeit von Nanoröhren, um Daten durch Widerstandsänderungen zu speichern.

Obwohl noch nicht marktreif, zeigen erste Prototypen vielversprechende Ergebnisse. Die NRAM-Technologie hat das Potential, nicht nur sehr schnelle Schreib- und Lesezugriffe zu ermöglichen, sondern gleichzeitig auch die Langlebigkeit von SSDs drastisch zu erhöhen und so eine der bisherigen Schwachstellen zu eliminieren.

3D-NAND und Quad-Level Cell: Die Speicherdichte-Revolution

3D NAND ist eine Speichertechnologie, mit deren Hilfe mehr Daten auf kleinerem Raum gespeichert werden können. Bei herkömmlichem 2D NAND werden die Speicherzellen nur horizontal angeordnet. 3D NAND nutzt die dritte Dimension, um die Speicherdichte zu erhöhen.

Das bedeutet: Die Speicherzellen werden in mehreren Schichten übereinandergestapelt. Dadurch wird die Speicherkapazität erhöht, ohne dass die Grundfläche des Chips dafür größer werden muss. Auch bei QLC-Speichern (Quad-Level Cell) geht es um eine Erhöhung der Speicherkapazität. Statt bei der Zahl der Speicherzellen setzt dieser Ansatz aber bei der Menge an Informationen an, die auf einer Speicherzelle gespeichert werden kann.

Es liegt auf der Hand: Im Zusammenspiel könnten die beiden Technologien die maximale Speicherkapazität von SSDs auf ein neues Level befördern.

Bonus-Trend: Die Zukunft ist hybrid

SSD oder HDD? HDDs bieten große Speicherkapazitäten zu bezahlbaren Preisen. SSDs zeichnen sich durch ihre hohe Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit aus. Wäre es dann nicht optimal, die Vorteile der beiden Technologien in einer Anwendung zu verbinden?

Immer mehr Hersteller scheinen das so zu sehen und probieren unterschiedliche Kombinationen aus:

• Dual-Drive-Systeme: Rechner, die mit HDD und SSD ausgestattet sind
• Hybrid Arrays: Kombinieren SSDs und HDDs in einem einzigen Speichersystem auf der Ebene des Storage Arrays. Je nach Zugriffshäufigkeit werden Daten zwischen SSDs und HDDs verschoben.
• Tiered-Storage-Systeme: Verwalten Daten auf mehreren Speicherebenen, wobei jede Ebene unterschiedliche Leistungseigenschaften aufweist. SSDs werden für schnelle Zugriffsebenen genutzt, während HDDs für langsamere, aber kapazitätsreiche Ebenen verwendet werden.

Es sieht ganz so aus, als könnten wir zukünftig die besten Eigenschaften aus beiden Welten genießen.