Projekt Vitfox fusioniert Rechnenwerk und Speicher
Sachsen und Südkoreaner wollen mit ferroelektrischen Bauelementen den Energiehunger von KIs auszubremsen
Dresden, 23. Mai 2025. Um Künstlichen Intelligenzen mehr Rechenkraft zu geben, ohne dass dabei der Energieverbrauch explodiert, wollen Forscher aus Sachsen und Südkorea gemeinsam mit weiteren Partnern die Trennung von „Rechnen“ und „Speichern“ aufgeben, wie sie in heutigen Computern üblich ist: Im Projekt „Vitfox“ möchten sie beide Aufgaben nach dem Vorbild der Neuronen in unserem Gehirn in jeweils einem ferroelektrischen Bauelement vereinen und daraus neuromorphe Computer ableiten. Das hat das Fraunhofer-Centrum für nanoelektronische Technologien (CNT) und dessen Mutter, das Fraunhofer-Photonikinstitut (IPMS) in Dresden angekündigt.
„Wollen die Grenzen der aktuellen Technologie erweitern
„Wir wollen die Grenzen der aktuellen Technologie erweitern“, betont CNT-Projektleiter Prof. Thomas Kämpfe. Der Vitfox-Ansatz könne „nicht nur die KI-Leistung verbessern, sondern auch einen nachhaltigen Energieverbrauch gewährleisten“.
Mehrere technologische Pfade
Entstehen soll im Zuge des Projektes unter anderem ein Beispiel-Bauelement, das in seinem Speicher auch Berechnungen anstellen kann. Geplant sind außerdem ein Schaltungs-Simulator und eine „Plattform zur gemeinsamen Optimierung von Hardware und Software mit ferroelektrischen Oxiden“. Dabei wollen die Projektpartner sowohl mit ferroelektrischen 3D-Speichern (3D FeRAM) aus Südkorea wie auch mit Dresdner und anderen europäischen Lösungen experimentieren.
Abkehr von der Von-Neumann-Architektur am Computer
Der Hintergrund dieser Versuche: Der deutsche Technikpionier Konrad Zuse und ungarisch-amerikanische Mathematiker John von Neumann hatten gegen Ende des II. Weltkrieges Konzepte entwickelt, wie sich die gerade entstehenden elektronischen Computer frei umprogrammieren lassen und um Ungereimtheiten in Programmen und Rechenabläufen zu vermeiden. Dafür empfahlen sie, Recheneinheiten und Speicher zu trennen. Weil dadurch aber Prozessor und Speicher manchmal aufeinander warten müssen, das Hin- und Herschaufeln von Daten zudem Zeit und Strom kostet, hat die Von-Neumann-Architektur gewisse Effizienz-Probleme.
50 Billionen Rechenschritte mehr pro Sekunde und Watt
Dies wollen die Projektpartner nun durch ihre geplante „Vision-Transformer-Architektur“ vermeiden. Sie hoffen, durch die Verschmelzung von Rechen- und Datenablage-Aufgaben in je einem merkfähigen Speicher mehr Tempo und weniger Energieverbrauch zu erzielen. Konkret wollen sie durch Vitfox etwa 50 Billionen Rechenoperationen pro Sekunde und verbrauchtem Watt (TOPS/W) aus den Computern herauskitzeln.
Griechen koordinieren den internationalen Verbund
Am europäischen Vitfox-Projekt beteiligen sich neben dem IPMS/CNT aus Dresden die ETH Zürich, das österreichische „Silicon Austria Labs“, die Seoul National University, die Hanyang University (Korea), die Kookmin University und die Soongsil University. Das griechische „National Centre for Scientific Research Demokritos“ koordiniert den Verbund.
Autor: Heiko Weckbrodt
Quellen: IPMS/CNT, Vitfox, Wikipedia, Oiger-Archiv
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