Neue Chips für autonomes Fahren


Forscher im neuen Mikroelektronik-Forschungszentrum „Center for Advanced CMOS & Heterointegration Saxony“ in Dresden wollen unter anderem Pilotlinien für neuromorphe und für Quanten-Chips aufbauen. Bedarf für solche Chips sieht man etwa in künftigen Fahrzeugen, die sich weitgehend selbst im Straßenverkehr orientieren und autonom fortbewegen. Solche Autos müssen in Sekundenbruchteilen komplexe Situationen analysieren. Dann will niemand erst darauf warten, bis eine weit entfernte Cloud zu einer Entscheidung kommt, d. h., die Bordelektronik selbst muss genügend Künstliche Intelligenz haben, um akute Entscheidungen selbst zu treffen. Auf der anderen Seite kann kein Elektroauto einen kompletten Supercomputer mit sich herumschleppen – schon allein mit Blick auf den Strombedarf zu Lasten der Fahrzeugreichweite. Dafür versucht man sich die Informationsverarbeitung in der Natur zum Vorbild zu nehmen, denn ähnlich wie kein Mensch bewusste Befehle an die einzelnen Muskeln seiner Finger formulieren muss, um mit der Hand etwas zu greifen, könnten auch im Auto der Zukunft künstliche Neuronen mit extrem geringem Energieverbrauch die Datenfluten aus dem Straßenverkehr so vorverarbeiten, dass die künstliche Intelligenz in der Rechnerwolke nur noch bei richtig schweren Problemen konsultiert werden muss.

Solche neuronalen Chips aber werden höchstwahrscheinlich die heute in Computern dominierenden Grundprinzipien wie digitales Rechnen und die Trennung von Speicher und Datenverarbeitung nach dem Von-Neumann-Prinzip über Bord werfen. Einen Ansatz, das zu lösen, sieht man in nichtflüchtigen ferroelektrischen Speichern auf Hafniumoxid-Basis, denn diese am Namlab Dresden entwickelten Zellen sind um Größenordnungen schneller und stromsparsamer als heutige „merkfähige“ Speicher und haben das Zeug, eine mittlere Revolution in der Nanoelektronik anzustoßen. Auf Basis dieser sächsischen Erfindung will man eine Pilotlinie für neuromorphe Computertechnik aufbauen.

Auf einer zweiten Pilotlinie will man die Produktion von supraleitenden Quantenprozessoren auf Siliziumbasis erproben, wobei solche Prozessoren einen sehr tief gekühlten Kern haben werden, in denen die quantenmechanischen Effekte realisiert haben. Sie enthalten aber auch eher klassische Elektronikschichten, die jedoch bei weit niedrigen Temperaturen arbeiten sollen als heute üblich. Dafür werde eine neue Kryo-Elektronik gebraucht, aber auch ganz neue Verbindungs- und Verpackungstechniken, d. h., für jede einzelne Verbindung werden dann supraleitende Materialien benötigt.

Literatur

https://oiger.de/2022/06/22/fraunhofer-dresden-plant-pilotlinien-fuer-neuro-und-quantenchips/183480 (22-06-22)