Seit es digitale Daten gibt, existiert das Problem der Langzeitarchivierung dieser Daten. Zu den typischen Problemen zählen unter anderem die begrenzte Lebensdauer physischer Speichermedien, das Risiko von Datenverlust und -korruption durch technische Fehler oder Cyberangriffe, die technische Veralterung von Speichermedien und Infrastrukturen, das exponentielle Wachstum der zu speichernden Datenmengen sowie die Notwendigkeit, Daten trotz sich ändernder Verschlüsselungsstandards und Dateiformate zugänglich zu halten. Das deutsche Startup Cerabyte schlägt Glas und Keramik als Basis für Langzeit-Datenspeicherung vor. Was damit gemeint ist, erläuterte Unternehmensmitgründer Martin Kunze im Rahmen des Speichertech-Meetings "Technology Live“ kürzlich in der Isarstadt München.
Inaktive strukturierte Daten, im Fachjargon auch als „Cold Data“ bezeichnet, auf die nur selten zugegriffen wird, machen den Marktforschern von IDC zufolge 80 Prozent aller gespeicherten Daten aus. Wobei Protokolle, IoT-Geräte, soziale Medien, Sensoren, Metadaten, Suchmaschinenanfragen, Videos und Bilder das Wachstum der Datenberge immer mehr beschleunigen. Dies stellt Speicherinfrastrukturen vor enorme Herausforderungen. Umso mehr, als mit dem Vormarsch der Künstlichen Intelligenz nochmals ein regelrechter „Datentsunami“ auf die Branche zurollt und direkt den Weg ins Yottabyte-Zeitalter weist.
Ceramic Nano Memory
Das deutsche Startup Cerabyte, das 2022 gegründet wurde, bietet mit dem keramisch beschichten Glasdatenträger „Ceramic Nano Memory“ eine neue Lösung für „Cold Data“. Das Unternehmen, das mittlerweile neben der Zentrale in München bereits auch über Niederlassungen in Wien, Gmunden (Österreich), im Silicon Valley (Kalifornien) sowie in Colorado, der US-amerikanischen Hochburg für Speichertechnologien, verfügt, hat eine Technologie entwickelt, die mikroskopisch kleine Löcher in einer keramischen Schicht auf einem Glasträger erzeugt. Wie Cerabyte-Mitgründer Martin Kunze wissen lässt, werden hier Keramikschichten, die aus gerade einmal 50 bis 100 Atomen bestehen, auf Glasfolien, wie sie auch für Handydisplays verwendet werden, aufgedampft.
Mithilfe von ultrakurzen Femtosekunden-Laserimpulsen werden dann Daten in Form von QR-Codes darauf gedruckt, wobei die Abfolge der „Löcher“ und „Nicht-Löcher“ binärem Code entspricht. Später können diese QR-Codes mit Hochgeschwindigkeitskameras wieder ausgelesen werden. Der Glasträger kann Kunze zufolge beidseitig beschichtet werden, um die Datenkapazität zu erhöhen, und es können mehrere Glasdatenträger in einer Datenkassette gestapelt werden. Pro Laserpuls werden demnach zwei Millionen Bits geschrieben, pro Glasseite lassen sich derzeit ein Gigabyte Daten speichern. Im Demosystem seien derzeit 1 Petabye pro Rack möglich. Die Schreib- und Lesegeschwindigkeit hängt von der Dichte des QR-Codes ab. Die keramische Beschichtung soll resistent gegen Feuer, Kälte, Wasser, Strahlung, Elektrizität und andere Einflüsse sein, die Daten auf Bändern, Festplattenlaufwerken und SSDs zerstören können. Laut Kunze könnten mit diesem Prinzip unvorstellbar grosse Datenmengen quasi bis in alle Ewigkeit erhalten bleiben, ohne dass eine Datenmigration erforderlich sei. Sie sind damit also unempfindlich gegenüber Datenverfall („Bit Rot“) und kommen ohne regelmässige Wartung aus. Und sie könnten innerhalb von Sekunden abgerufen werden. Konkret spricht Kunze davon, dass Keramik eine Haltbarkeit von rund 5‘000 Jahren hat.
Eigentlich experimentiert Kunze schon lange damit, Daten auf immer dünnere Keramikplatten zu übertragen. Seit 2012 baut er im Salzberg in Hallstadt im oberösterreichischen Salzkammrgut ein Archiv auf, das Atomkriege, Asteroideneinschläge, Pandemien und andere fatale Katastrophen überdauern soll. Das sogenannte Projekt „Memory of Mankind“ (MOM) sammelt dabei Keramikkacheln, die mit Informationen bedruckt sind und so künftigen Generationen einen Eindruck von unserer Zivilisation geben könnten. Derart gespeichert sind wissenschaftliche Arbeiten, Biografien und Ortschroniken genauso wie private Erinnerungen. Kunze, eigentlich ein diplomierter Keramikkünstler, arbeitet diesbezüglich auch mit Austria Research zusammen, einer Leitgesellschaft für Forschung, bei der er auch im Vorstand sitzt.
Grosses internationales Interesse an Cerabyte
Mit der Forschung an der Langzeit-Datenspeicherung bewegt sich Cerabyte nicht allein auf weiter Flut. Ein direkter Konkurrent des Startups ist der Softwaregigant Microsoft mit seinem Projekt „Silica“. Bei „Silica“ wird mit einem Femtolaser in Quarzglas geschrieben, allerdings indem winzige dreidimensionale Gitter in unterschiedlich tiefen Schichten des Glases erzeugt werden. Auf diese Weise sollen sieben Terabyte auf eine Glasplatte passen und aufgrund der Langlebigkeit des Materials mindestens 10.000 Jahre dort schlummern können. Die Technologie von Cerabyte allerdings würde aber im Vergleich zu „Silica“ zehnmal weniger Energie benötigen, hebt Cerabyte seine Lösung in den Vordergrund.
Jedenfalls hat das Müncher Startup mit seiner Keramik-Glas-Datenarchivierung schon für grosses internationales Interesse gesorgt. So ist etwa der für seine Flash-Speicher bekannte Konzern Pure Storage seit 2024 an Cerabyte beteiligt. Pure-Storage-Mitgründer und Chief Visionary Officer John Colgrove hat sogar einen Sitz im Board der Firma. Woraus mein schliessen kann, dass die Beteiligung von Pure beträchtlich ist, auch wenn keine Zahlen genannt werden. Eine erst kürzlich besiegelte strategische Partnerschaft mit Western Digital könnte die Markteinführung der auf Glas und Keramik basierenden Technologie für Langzeit-Speichermeiden beschleunigen. Western Digital sieht in der Investition unter anderem eine mögliche künftige Ergänzung zu seinem bestehenden Portfolio, um im Vormarsch befindliche Anwendungsfelder im Bereich der langfristigen Datensicherung abzudecken. Der weltweit steigende Bedarf nach skalierbarer Langzeitspeicherung ist dabei ein entscheidender Faktor.
