Keramik-Revolution: Ewiger Speicher für Rechenzentren

Cerabyte ersetzt Tape durch Nano-Keramik auf Glas. Informationen werden per Laser eingestanzt: Langzeitarchivierung von Cold Data in Rechenzentren.

Die globale Datenmenge wächst in einem Tempo, das herkömmliche Speichermedien vor enorme physikalische und wirtschaftliche Herausforderungen stellt. Vor allem für die Langzeitarchivierung, das sogenannte Cold Data Storage, werden bisher überwiegend Magnetbänder (LTO-Tapes) eingesetzt. Diese müssen jedoch alle fünf bis sieben Jahre auf neue Generationen migriert werden, um Datenverluste durch Entmagnetisierung oder Materialermüdung zu verhindern. Das Münchner Startup Cerabyte verfolgt mit Standorten in Deutschland und den USA einen radikal anderen Ansatz: Die Speicherung von Informationen in einer Keramikschicht auf Glasplatten, die eine Lebensdauer von über 50 Jahren verspricht, ohne dass eine Migration oder ein permanenter Stromverbrauch notwendig ist.

Abschied vom Magnetband: Die Grenzen von LTO

In modernen Rechenzentren fallen riesige Mengen an Daten an, die selten abgerufen werden, aber aus regulatorischen oder strategischen Gründen für Jahrzehnte sicher verwahrt werden müssen. Magnetbänder sind hierfür die aktuelle Standardlösung, da sie kostengünstig sind. Doch die physikalische Beständigkeit ist begrenzt. Tapes reagieren empfindlich auf Temperaturschwankungen, Feuchtigkeit und elektromagnetische Einflüsse. Zudem verbraucht die notwendige Klimatisierung der Archivhallen kontinuierlich Energie. Cerabyte setzt hier mit seiner Ceramic-Cloud-Technologie an, um diese Abhängigkeiten aufzulösen. Das Ziel ist ein Speichermedium, das nach dem einmaligen Beschreiben keine aktive Kühlung oder Überwachung mehr benötigt.

Die Hardware: Nanokeramik auf Glassubstrat

Das Herzstück der Technologie ist eine quadratische Glasplatte, die etwa die Größe einer herkömmlichen Kassette hat. Auf dieses Glassubstrat wird eine extrem dünne Schicht aus technischer Keramik aufgetragen. Diese Schicht ist nur wenige Nanometer dick. Keramik, oft basierend auf Aluminiumoxid (Alumina), ist eines der chemisch stabilsten Materialien der Erde. Es ist gegen fast alle Säuren, Laugen und Oxidationsprozesse immun. In Kombination mit Glas entsteht ein Verbundmaterial, das im Gegensatz zu magnetischen Medien keine schleichende Zersetzung (Bit Rot) kennt. Da die Information physisch in der Keramik verankert ist, bleibt sie über extrem lange Zeiträume stabil, sofern die Glasplatte nicht mechanisch zerstört wird.

Präzision im Femtosekundenbereich: Der Schreibprozess

Um Daten auf diese Keramikschichten zu bringen, nutzt Cerabyte Femtosekunden-Laser. Diese Laser arbeiten mit extrem kurzen Lichtimpulsen im Bereich von billiardstel Sekunden. Der Laserstrahl trifft auf die Keramikschicht und stanzt Informationen in Form von mikroskopisch kleinen Mustern hinein. Diese Muster ähneln optisch hochdichten QR-Codes. Durch die Kürze der Laserimpulse findet keine thermische Verformung des umliegenden Materials statt, was eine extrem hohe Datendichte ermöglicht. Cerabyte nutzt dabei ein binäres Verfahren: Keramik vorhanden oder weggestanzt. Diese physische Veränderung des Materials ist permanent und kann nicht durch magnetische Felder oder Strahlung gelöscht werden.

Optische Auswertung: Lesen mit Mikroskop und Kamera

Einer der größten Vorteile der Cerabyte-Lösung gegenüber proprietären Tape-Laufwerken oder optischen Discs ist der Lesevorgang. Während für das Auslesen von Magnetbändern spezielle, teure Laufwerke nötig sind, die oft nach wenigen Jahren nicht mehr produziert werden, nutzt Cerabyte Standardkomponenten aus der Mikroskopie und Kameratechnik. Zum Auslesen der Keramikplatten wird ein hochauflösendes Mikroskopobjektiv in Kombination mit einem industriellen Kamerasensor verwendet. Die aufgenommenen Bilder der QR-ähnlichen Muster werden per Software wieder in digitale Daten übersetzt. Dies sichert die Lesbarkeit der Daten auch in ferner Zukunft, da die optische Vergrößerungstechnik eine Basistechnologie ist, die unabhängig von spezifischen Speicherköpfen funktioniert.

Belastungstests: 800 Grad Celsius und elektromagnetische Pulse

Die Widerstandsfähigkeit von Keramik gegenüber extremen Umwelteinflüssen wurde in umfangreichen Testreihen belegt. Während LTO-Bänder bereits bei Temperaturen über 50 Grad Celsius Schaden nehmen können, übersteht die Keramikschicht von Cerabyte Temperaturen von bis zu 800 Grad Celsius. Das bedeutet, dass die Daten selbst bei Bränden in Rechenzentren eine weitaus höhere Überlebenschance haben als herkömmliche Medien. Zudem ist die Technologie immun gegen elektromagnetische Pulse (EMP), wie sie beispielsweise durch Sonneneruptionen oder nukleare Explosionen entstehen könnten. In einem Whitepaper beschreibt das Unternehmen, wie diese Materialeigenschaften die Risiken für Katastrophenszenarien in der Archivierung minimieren.

Wirtschaftlichkeit: Die Rechnung für die ewige Archivierung

Für CIOs und IT-Leiter ist vor allem die Total Cost of Ownership (TCO) entscheidend. Bei herkömmlichen Systemen setzen sich diese Kosten aus Anschaffung, Strom für Kühlung und Betrieb sowie den Kosten für regelmäßige Migrationen zusammen. Cerabyte bezeichnet seine Technologie als Zero-Power Storage. Sobald die Daten geschrieben sind, wird für ihre Erhaltung kein einziges Watt Strom benötigt. Die Platten können in einfachen Regalen oder vollautomatisierten Roboter-Units gelagert werden. Cerabyte hat für die Jahre 2024 und 2025 bereits Prototypen dieser Robotereinheiten gezeigt, die in der Lage sind, Petabytes an Daten zu verwalten. Durch den Wegfall der Migrationszyklen und der Klimatisierungskosten wird eine signifikante Senkung der Langzeitkosten angestrebt, insbesondere bei Datenmengen im Exabyte-Bereich.

Prototypen und Skalierung: Der Weg in das Rechenzentrum

Das Startup, das unter anderem von erfahrenen Managern aus der Speicherindustrie wie Steffen Hellmold (ehemals Western Digital und Seagate) geleitet wird, arbeitet an der Skalierung der Schreibgeschwindigkeit und der Datendichte. Aktuelle Demonstratoren zeigen bereits die vollautomatische Handhabung der Glasplatten durch Roboterarme. Diese Einheiten sind modular aufgebaut und können direkt in bestehende Rechenzentrum-Racks integriert werden. Ein Bericht der IEEE unterstreicht das Potenzial der Technologie, die bisherige Hierarchie der Speichermedien aufzubrechen. Während Microsoft mit seinem Project Silica auf reines Glas setzt, sieht Cerabyte im Verbund mit Keramik die stabilere und einfacher zu fertigende Lösung.

Fazit für die digitale Souveränität

In einer Zeit, in der künstliche Intelligenz und wissenschaftliche Forschung immer größere Mengen an Trainingsdaten und Rohdaten produzieren, wird die langfristige Speicherfähigkeit zu einer Frage der Souveränität. Wer seine Daten heute auf Keramik sichert, entgeht der Migrationsfalle der nächsten Jahrzehnte. Die physische Beständigkeit von Nanokeramik auf Glas bietet eine Sicherheit, die magnetische oder rein elektronische Verfahren systembedingt nicht leisten können.