3,5-Zoll-Festplatten: Glasplatter für 20 TB und mehr mit HAMR

Dank Heliumfüllung bringen die HDD-Hersteller inzwischen bis zu acht Magnetscheiben (Platter) in einer 3,5-Zoll-Festplatte unter und kommen auf 12 TByte Speicherplatz. Auf dem Weg zu 20-TB-HDDs soll Glassubstrat eine Rolle spielen. Das bereits für die Platter von 2,5-Zoll-HDDs verwendete Material, erlaubt dünnere Scheiben.

Glasplatter können dünner sein

Nikkei berichtet über die Glassubstrat-Technik der japanischen Firma Hoya, die in dem Artikel als „Schlüssel zu 20-TB-HDDs“ betitelt wird. Während Platter aus Glas- und Keramik-Substrat bereits seit Jahren bei 2,5-Zoll-HDDs für Notebooks eingesetzt werden, herrscht bei Desktop-HDDs im 3,5-Zoll-Formfaktor noch Aluminium als Plattermaterial vor. Aus Sicht der Firma Hoya, die mittlerweile Glasplatter exklusiv vertreibe, könnten HDD-Hersteller künftig auch bei 3,5-Zoll-Festplatten auf das gläserne Material setzen, um die Speicherkapazitäten weiter zu erhöhen.

Der Vorteil von Glassubstrat liege in der gegenüber Aluminiumsubstrat höheren Steifigkeit. Die Glasplatter könnten dadurch dünner ausfallen, womit mehr Scheiben im HDD-Gehäuse möglich werden. Laut dem Bericht hat Hoya bereits Prototypen mit 0,5 mm und 0,381 mm dünnen Scheiben entwickelt, die 10 respektive 12 Platter in einem 3,5-Zoll-HDD-Gehäuse mit üblicher Bauhöhe von rund einem Zoll (25,4 mm) ermöglichen. Ein weiteres Foto zeigt HDD-Attrappen (Mockups) mit zehn der 0,5-mm-Scheiben sowie neun 0,635 mm dicken Glasplattern. Eine Dicke von 0,635 mm sollen allerdings bereits die acht Platter einer 12-TB-HDD von Western Digital besitzen.

Geht man von der gleichen Datendichte pro Platter aus, würde sich der Speicherplatz von 12 TByte mit acht Scheiben auf 15 TByte mit zehn oder 18 TByte mit 12 Scheiben erhöhen. Durch den zusätzlichen Einsatz der SMR-Technik mit überlappenden Datenspuren ließe sich das Speichervolumen schließlich auf 20 TByte erhöhen. HGST (Western Digital) wird voraussichtlich bei der Ultrastar He14 zunächst acht Platter mit SMR kombinieren, um 14 TByte zu erreichen.

Hitzebeständige Glasplatter als Basis für HAMR

Ein weiterer Vorteil der gläsernen Platter ist die gegenüber Aluminium höhere Hitzebeständigkeit. Dem Bericht zufolge würden Aluminiumsubstrate eine Hitzeresistenz von etwa 200 °C aufweisen. Für die kommende HDD-Technik Heat-Assisted Magnetic Recording (HAMR), bei der die Oberfläche mit einem Laser erhitzt wird, eigne sich Aluminium damit nicht. Bei HAMR werde eine Hitzebeständigkeit von etwa 700 °C erfordert. Dies sollen die Glasplatter dagegen unbeschadet überstehen.

Nicht genannte Industriequellen erwägen, dass Seagate bereits bei seiner 12-TB-HDD Glasplatter eingesetzt hat. Es wird spekuliert, dass der Hersteller damit Erfahrungen mit dem Einsatz von Glassubstrat als Vorbereitung für die HAMR-HDDs sammelt. Der Technik wird eine Steigerung der Datendichte von derzeit knapp einem Terabit pro Quadratzoll auf bis zu fünf Terabit pro Quadratzoll zugesprochen – früher war sogar von bis zu 10 Tbit/in² die Rede. Allerdings haben sich die lange angekündigten HAMR-Festplatten immer wieder verspätet. Zuletzt hatte Seagate angekündigt, dass die ersten HAMR-Produkte mit zunächst 16 TByte Ende 2018 erscheinen werden. Nikkei geht aber bereits von frühestens 2019 aus.

Nicht nur die Hitzebeständigkeit, sondern auch die geringe Dicke würde HAMR entgegen kommen: Denn Seagate hatte die geringe Kapazität von HAMR-Prototypen mit 4 TByte damit begründet, dass die Integration des Lasers in den Schreibkopf diesen dicker mache, was wiederum einen höheren Abstand zwischen den Plattern erfordert. Dünnere Platter könnten dickere Köpfe zumindest teilweise kompensieren.

Nachteil: Glasplatter sind teurer

Der Grund dafür, dass Glasplatter ob der Vorzüge nicht längst in allen Festplatten eingesetzt werden, dürfte im Preis liegen. Denn das Glassubstrat ist teurer als Aluminium, was sich mit der höheren Platteranzahl bei 3,5-Zoll-HDDs entsprechend deutlicher bemerkbar macht als bei 2,5-Zoll-HDDs, die oft nur eine oder zwei Scheiben besitzen.

Dennoch ist Hoya zuversichtlich, dass durch die weltweite Nachfrage nach immer mehr Speicherplatz größere und auch teurere Festplatten mit Glasplattern zahlreiche Kunden finden werden. Während sich SSDs in vielen Segmenten, insbesondere auch bei Notebooks, immer mehr durchsetzen, herrscht in großen Rechenzentren weiterhin ein Bedarf nach großen und vergleichsweise günstigen HDDs.

Hoya ist schon lange im HDD-Geschäft

Hoya besitzt viel Erfahrung im HDD-Bereich. Im Archiv von ComputerBase findet sich eine inzwischen 13 Jahre alte Meldung zu Glasplattern des Herstellers, die als Basis für besonders flache 1-Zoll-HDDs in Handys eingesetzt werden sollten.

Im Jahr 2010 hatte der heutige HDD-Marktführer Western Digital für 233 Millionen US-Dollar Fabriken und Techniken für Glasplatter von Hoya übernommen. Seinerzeit sollte der Zukauf der wachsenden Nachfrage nach 2,5-Zoll-HDDs entgegen kommen. Parallel hatte sich Western Digital auf diesem Wege eine mehrjährige Versorgung mit Glassubstrat von Hoya gesichert.