Ein Speicherelement ist der kleinste nicht mehr weiter zerlegbare Teil eines Speichers. Es dient zur Speicherung zweier Zustände, also einer binären Einheit, eines Bit.

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Ferritperlen eines klassischen Kernspeichers mit Schreib- und Lesedrähte, Foto: ZDV

In der Anfangsphase der Speichertechnik wurde dieses Grundelement durch einen Ferritkern gebildet, dessen magnetische Eigenschaft, die Remanenz, zwei stabile Zustände zulässt. Diese Speicher wurden wegen ihrer Ferritkerne als Kernspeicher bezeichnet.

Vergleichbar arbeitet die Speicherung auf magnetischen Datenträgern wie Festplatten, Floppys oder Magnetbändern. Bei diesen Datenträgern werden Eisenoxyd-Partikel magnetisiert.

Ein ähnliches Prinzip bei der die Informationen mittels magnetischer Polarisation gespeichert werden, benutzen MRAMS, magnetoelektrische Arbeitsspeicher. Bei diesem Verfahren werden zwei dünnen magnetische Schichten durch geringste Ströme magnetisiert und polarisiert. Mit ferroelektrischen Feldern arbeiten dagegen die FeRAMs, die bei bestimmten Materialien die Kristallstruktur mit einem elektrischen Feld ändern.

Aufbau einer DRAM-Bitzelle

Halbleiterspeicher nutzen als Grundelement eine elektronische Kippschaltung, bekannt unter der Bezeichnung Flipflop oder bistabiler Multivibrator. Eine solche Schaltung kennt zwei stabile Zustände, die die binären Zustände 0 und 1 repräsentieren. Die Zustände werden stabil beibehalten, solange das Speicherelement mit einer Spannung versorgt wird. Über eine entsprechende Elektronik kann der Zustand ausgelesen oder in den zweiten stabilen Zustand verändert werden.

Pitgröße und Spurabstand bei DVDs, Grafik: DVD-Forum

Darüber hinaus wird bei DRMAs ein noch einfacheres Prinzip eingesetzt, das auf der Ladung von Kleinstkapazitäten basiert, in denen die Ladung für kurze Zeit gehalten werden kann. Diese Speicherelemente werden auch als Einheitsspeicherzellen oder Bitzellen bezeichnet.

Bei optischen Speichern sind Speicherelemente die Kombinationen aus Pits und Lands. Die Pits sind Einbrennlöcher des Laserstrahls, die die Strahlreflexion beim Auslesen verändern.

Weitere Entwicklungen setzen auf holografische Speicher und auf ein passives Bauelement, den Memristor, bei dem die Richtung der elektrischen Ladung erkannt, behalten und als Speicherfunktion genutzt wird.