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Multi-Terabyte-Festplatten mit Helium-Füllung für Rechenzentren

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Durch den Boom von Cloud-Speicher-Diensten steigt der Bedarf an billiger Festplattenspeicherkapazität. Zusätzliche Festplatten benötigen im Rechenzentrum aber mehr Platz, Strom und Kühlung. Interessant ist es deshalb, den Speicherbedarf mit möglichst wenigen, besonders großen Laufwerken zu stillen. Doch bei 4 TByte ist momentan Schluss und die Fertigung größerer Festplatten fällt den Herstellern immer schwerer.

Das heute übliche Perpendicular Magnetic Recording (PMR) ist nahezu ausgereizt. Andere Aufzeichnungsverfahren wie Shingled-Magnetic Recording (SMR, PDF-Datei) oder Heat-Assisted Magnetic Recording (HAMR), die höhere Speicherdichten ermöglichen könnten, sind noch nicht marktreif. Zudem erlaubt die Mechanik aktueller Festplatten nur den Einsatz von höchstens fünf Magnetscheiben in einem 3,5-Zoll-Gehäuse.

HGST – früher Festplattensparte von Hitachi, jetzt Tochterunternehmen von Western Digital – will das Kapazitätsproblem mit einer anderen Technik früher lösen: Statt mit Luft füllt der Hersteller das Innere der Laufwerksgehäuse mit Helium. Das Edelgas hat eine geringere Dichte, was vielerlei Vorteile bringt.

Die Plattenstapel sind wesentlich geringeren Strömungseffekten ausgesetzt. Auf den Motor wirkt dadurch eine geringere mechanische Kraft. Die niedrigere Dichte von Helium reduziert außerdem die Kräfte, welche die Magnetscheiben (Platter) und Schreib-/Leseköpfe zum Vibrieren bringen. Dadurch können sowohl die Platter als auch die Datenspuren darauf näher aneinanderrücken. Außerdem können dünnere Platter verwendet werden, sodass mehr davon in die standardisierten Gehäuseformate passen. Durch die geringeren Scherkräfte und die bessere Wärmeleitung von Helium bleiben die Laufwerke kühler und leiser im Betreib.

Bislang mangelte es aber noch an passenden Gehäusen: Damit kein Gas entweicht, müssen Helium-Festplatten ab Werk hermetisch versiegelt sein und anders als herkömmliche Festplatten auch ohne Breatherhole zum Druckausgleich auskommen. HGST will als erster Hersteller nun ein sicheres Gehäuse entwickelt haben und hat ein Patent darauf angemeldet. Bilder hält der Hersteller aber noch unter Verschluss. HGST bietet die Technik im Rahmen eines Patentaustauschabkommens (Cross-Licensing) anderen Festplattenherstellern an.

In den ersten 3,5-Zoll-Helium-Festplatten, die 2013 auf den Markt kommen sollen, will HGST bis zu sieben Magnetscheiben verbauen. Bei der heutigen Datendichte von 1 Terabyte per Platter könnten solche Laufwerke dann insgesamt 7 Terabyte fassen. Allerdings stellte der Hersteller in Aussicht, dass bis zur Markteinführung 2013 auch die Datendichte wächst. Noch größere Festplatten sind also schon nächstes Jahr denkbar.

Durch den Entwicklungsaufwand und die höheren Fertigungskosten – etwa auch für das Helium – werden Helium-befüllte Laufwerke zunächst etwas teuerer als herkömmliche Platten sein. Laut HGST soll sich das für Rechenzentren-Betreiber, die viele Platten betreiben, jedoch rasch armortisieren. So sollen Sieben-Platter-Helium-Disks mindestens 40 Prozent mehr Speicherplatz als Fünf-Platter-Laufwerke bieten, aber trotz der zusätzlichen Magnetscheiben im Leerlauf 23 Prozent weniger Strom schlucken (5,3 statt 6,9 Watt).

Die ersten Helium-Disks sollen zunächst mit SATA-, später dann auch mit SAS-Schnittstelle auf den Markt kommen. Bei gleicher Drehzahl wie herkömmliche Festplatten bieten sie die gleiche IOPS-Leistung. Obwohl die Technik zunächst für den Server-Einsatz gedacht ist, schließt Hitachi nicht aus, dass Helium-Festplatten in der Zukunft auch im PC verwendet werden könnten. (boi)