Halbleiterindustrie, News, zAufi

Chipindustrie hofft auf neue Perspektiven durch Dresdner Ferroelektrik-Transistor

Elektronenmikroskopaufnahme eines fertigen ferroelektrischen Minischalters auf Hafnium-Basis. Abb.: NaMLab

Elektronenmikroskopaufnahme eines fertigen ferroelektrischen Minischalters auf Hafnium-Basis. Abb.: NaMLab

Hafnium-Technik soll schnellere Smartphone-Speicher und künstliche Gehirne ermöglichen

Dresden, 26. August 2022. Mehrere Mikroelektronik-Unternehmen in Sachsen wollen künftig eine Dresdner Erfindung einsetzen, um besonders schnelle und stromsparende Speicher zu bauen sowie künstliche Neuronen nach dem Vorbild des menschlichen Gehirns in ihre Computerchips zu integrieren: Globalfoundries beginnt bereits damit, erste ferroelektrische Transistoren aus Hafniumoxid in die eigene Chiparchitekturen zu integrieren. Das Ziel dabei ist es, diese in Dresden entwickelten Minischalter für neue Speicher- und neuromorphe Computertechnologien einzusetzen. Das geht aus einer Präsentation von Globalfoundries-Gruppenleiter Dr. Sven Beyer hervor, der damit die erzielten Fortschritte bei diesem „Wichtigen Projekt von gemeinsamem europäischen Interesse“ (Ipcei) zusammengefasst hat.

Ursprünglich für Qimonda entworfen

An ferroelektrischen Transistoren arbeitet die Branche zwar schon lange. Über Jahrzehnte hinweg gelang es jedoch den Halbleiterexperten nicht, diese Schalter effizient in die gängigen CMOS-Produktionsprozesse der Chipfabriken einzubetten. Dies änderte sich erst durch den in Sachsen entwickelten Ansatz, solche Schalter aus Hafnium zu konstruieren. Die Technik dahinter wurde ursprünglich beim – später pleite gegangenen – Speicherchiphersteller „Qimonda“ in Dresden konzipiert und später von Teams um Prof. Thomas Mikolajick vom „Namlab“ der TU Dresden weiterentwickelt. Im Kern geht es dabei um winzig kleine Schalter, die sich Daten auch ohne ständige Stromzufuhr merken, weit schneller als heutige Flash-Speicher in Smartphones Daten schreiben sowie lesen und dabei sehr wenig Energie verbrauchen. Zudem lassen sie sich auf Hardware-Ebene umprogrammieren.

Globalfoundries und FMC wollen Technik als erste vermarkten

Nach Einschätzung von Sven Beyer handelt es sich dabei um eine „Entdeckung im Silicon Saxony, gemacht in Dresden, die neue Welten eröffnet“. Denn damit lassen sich prinzipiell künstliche Neuronen, Synapsen und Nervennetze knüpfen, ultraschnelle Flash-Alternativen realisieren sowie mitten im Betrieb umprogrammierbare Logikchips realisieren.

Beteiligt an diesen Projekten rund um die neuen ferroeleketrischen Transistoren (FeFETs) sind das Namlab der TU Dresden, Globalfoundries Dresden, das Fraunhofer-Photonikinstitut IPMS und die Dresdner Uni-Ausgründung „FMC“. Während sich Globalfoundries vor allem darauf fokussiert, die innovativen Speicher und künstlichen Neuronen in die eigenen Chipwerk-Prozesse zu integrieren, um sie dann Kunden anzubieten, will FMC selbst Chips auf dieser Basis entwickeln und verkaufen. Das Unternehmen setzt dabei zunächst auf Auftragsfertiger, schließt aber den Bau einer eigenen Speicherchip-Fabrik in Sachsen für die Zukunft nicht aus.

Autor: hw

Quelle: Ipcei-Präsentation Sven Beyer