Aachener erforschen die Speichertechnik der Zukunft

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Die Entwicklung elektronischer Speichermedien eilt in Siebenmeilenstiefeln voran: Alle 18 Monate verdoppelt sich die Kapazität herkömmlicher Medien. Immer mehr Fotos, Videos und Musiktitel füllen die Speicher von Handys und Kameras. Doch das Wachstum der derzeitigen Flash-Speicher stößt an physikalische Grenzen.

“Spätestens in fünf bis sechs Jahren benötigt die Industrie leistungsfähigere Alternativen”, sagte Matthias Wuttig, Inhaber des Lehrstuhls für Experimentalphysik der RWTH Universität Aachen. Er forscht dort an einer viel versprechenden Nachfolgetechnologie, den so genannten Phasenwechselspeichern.

“Die Suche nach dem Datenspeicher der Zukunft ist mit der Suche nach dem Heiligen Gral vergleichbar”, so Wuttig. “Die Industrie hofft auf einen Speicher mit noch unerreichter Eigenschaftskombination. Er soll einerseits schnell arbeiten und eine extrem hohe Dichte haben. Gleichzeitig soll er nicht flüchtig sein und wenig Energie verbrauchen, damit man Daten in mobilen Geräten speichern kann.”

Er forscht mit seinem Team im Rahmen der Jülich Aachen Research Alliance (JARA). Hier kooperieren insgesamt 18 Institute aus den Bereichen Physik, Chemie, Elektrotechnik und Maschinenbau in verschiedenen Projekten. “Die enge Zusammenarbeit zwischen dem Forschungszentrum und der RWTH bringt viele Vorteile. So profitieren wir auch von der gut ausgestatteten Infrastruktur in Jülich”, sagte der Professor. Jülich besitzt den Elektronenstrahl-Lithograph, mit dem man kleinste Speicherzellen aus amorphen oder kristallinen Phasenwechselmaterialien herstellen kann.

Diese unterschiedlichen Materialanordnungen machen sich Phasenwechselspeicher zu Nutze, um Daten zu speichern. “Stehen die Materialatome wie in einem Kristall in Reih und Glied, so leitet das Material den elektrischen Strom besser. Sind die Atome dagegen völlig ungeordnet, geht der Strom schwerer hindurch”, erläuterte er. Diesen unterschiedlichen Widerstand nutzt die Phasenwechselspeicherzelle. Durch kleine Stromstöße wird zwischen den beiden Materialzuständen schnell hin und her geschaltet und so eine große Datenmenge gesichert. Ziel ist eine Speicherkapazität von etwa zehn Gigabyte pro Quadratzentimeter Speicher. Das wäre etwa zehn bis fünfzehn Mal mehr als heute.