Mobile-Menu

Ferroelektrische Speicher Daten schnell und energieeffizient sichern

Quelle: Pressemitteilung Fraunhofer IPMS 2 min Lesedauer

Anbieter zum Thema

Fraunhofer-Institut fuer Photonische Mikrosysteme
ILME GmbH
ORBIT GmbH Antriebstechnik
GWJ Technology GmbH

Forschende des Fraunhofer IPMS haben mit GlobalFoundries eine energieeffiziente FRAM-Speichertechnologie entwickelt und in die Chipfertigung integriert. Sie ermöglicht schnelle, nichtflüchtige Datenspeicherung und ist relevant für Anwendungen wie Edge KI.

Energie sparen,schneller rechnen und Daten dauerhaft sichern: Die neue Speichertechnologie erfüllt genau diese Anforderungen. (Bild: Fraunhofer / Piotr Banczerowski)
Energie sparen,schneller rechnen und Daten dauerhaft sichern: Die neue Speichertechnologie erfüllt genau diese Anforderungen.
(Bild: Fraunhofer / Piotr Banczerowski)

Digitale Systeme stellen hohe Anforderungen an Speicher: Sie sollen schnell, langlebig, nicht flüchtig und zugleich stromsparend sein. In Anwendungen etwa im Automotive-Bereich, in der Industrieautomation oder der Medizintechnik stoßen bestehende Speicherlösungen dabei an ihre Grenzen. Forschende des Fraunhofer-Instituts für Photonische Mikrosysteme IPMS haben gemeinsam mit GlobalFoundries eine neue Speichertechnologie entwickelt, die energieeffiziente Elektronik und neue Rechenarchitekturen ermöglicht.

Ferroelektrischer Speicher für dauerhafte Sicherung

Im Zentrum steht ein FRAM-Speicher (Ferroelectric Random Access Memory), der das ferroelektrische Material Hafniumoxid nutzt, um Informationen dauerhaft zu speichern. „Bei der ferroelektrischen Speichertechnologie werden Ionen sehr schnell in einem Kristallgitter verschoben, was zu einer veränderten Polarisation führt. Genau diesen Effekt kann man zum Speichern von Informationen nutzen“, erklärt Konrad Seidel, Leiter des Geschäftsfelds Emerging Memory Solutions am Fraunhofer IPMS. Die Information bleibt auch ohne Strom erhalten und kann beliebig oft ausgelesen werden.

Integration in industrielle Chipfertigung

Ein zentraler Schritt ist die Integration in eine bestehende industrielle Fertigungstechnologie. Die Forschenden entwickelten einen reproduzierbaren Ansatz, um ferroelektrische FRAM-Zellen in den 22FDX-Technologieknoten von GlobalFoundries einzubetten. Die Speicherzellen arbeiten mit Betriebsspannungen unter einem Volt, schalten in wenigen Nanosekunden und weisen eine hohe Zyklenfestigkeit auf.

(v. l.): Dr. Sven Beyer (GlobalFoundries), Dr. Nandakishor Yadav, Dr. Franz Müller, Konrad Seidel und Dr. Maximilian Lederer (Fraunhofer IPMS).(Bild: Fraunhofer / Piotr Banczerowski)
(v. l.): Dr. Sven Beyer (GlobalFoundries), Dr. Nandakishor Yadav, Dr. Franz Müller, Konrad Seidel und Dr. Maximilian Lederer (Fraunhofer IPMS).
(Bild: Fraunhofer / Piotr Banczerowski)

„Es ist ein großer Schritt, wenn man zeigen kann, dass das, woran man intensiv forscht, auch tatsächlich auf hochskalierten industriellen Strukturen gefertigt werden kann“, sagt Dr. Franz Müller, Leiter des Projekts am Fraunhofer IPMS.

Grundlage für Edge-KI und neue Anwendungen

Die Technologie ist besonders für Anwendungen relevant, bei denen Energieeffizienz entscheidend ist – etwa autonome Sensoren, batterie- oder akkubetriebene Systeme oder Künstliche Intelligenz direkt im Gerät. „Der Leistungsverbrauch ist mit unserer nichtflüchtigen Speichertechnologie viel geringer als bei bestehenden Lösungen. Das macht es möglich, Künstliche Intelligenz nicht nur in Rechenzentren, sondern direkt in Edge-Anwendungen einzusetzen“, erläutert Dr. Maximilian Lederer, Lead Scientist am Fraunhofer IPMS.

„Eine bezahlbare Ultra-Low-Power-Technologie mit einer dafür ideal passenden Speicherlösung ist gerade für Anwendungen wie Edge-KI hochattraktiv“, ergänzt Dr. Sven Beyer von GlobalFoundries.

Verbundforschung als Erfolgsfaktor

Das Projekt entstand in Zusammenarbeit zwischen Fraunhofer IPMS und GlobalFoundries am Standort Dresden im Innovationsökosystem „Silicon Saxony“. Die Technologie bildet eine Grundlage für energieeffiziente elektronische Systeme und stärkt die Wettbewerbsfähigkeit in der Halbleiterfertigung.

Jetzt Newsletter abonnieren

Verpassen Sie nicht unsere besten Inhalte

Mit Klick auf „Newsletter abonnieren“ erkläre ich mich mit der Verarbeitung und Nutzung meiner Daten gemäß Einwilligungserklärung (bitte aufklappen für Details) einverstanden und akzeptiere die Nutzungsbedingungen. Weitere Informationen finde ich in unserer Datenschutzerklärung. Die Einwilligungserklärung bezieht sich u. a. auf die Zusendung von redaktionellen Newslettern per E-Mail und auf den Datenabgleich zu Marketingzwecken mit ausgewählten Werbepartnern (z. B. LinkedIn, Google, Meta).

Aufklappen für Details zu Ihrer Einwilligung

Weiterführende Inhalte