AP2 Bauteilintegration und 3D Studien
Die Realisierung von energieeffizienten Hardwarelösungen für neuromorphes Computing verlangt nicht nur nach geeigneten memristiven Materialien sondern auch nach neuen Bauelementkonzepten und Schaltungsarchitekturen und damit verbunden nach der Entwicklung geeigneter Integrationstechnologien. Im Rahmen von NEUROTEC werden grundlegende Bauelement-, Architektur- und Materialintegrationstechnologien mit unterschiedlichen technologischen Reifegraden entwickelt und erforscht. Dies eröffnet kurz-/mittel- und langfristige Perspektiven der Nutzung. Ein ganz wesentlicher Punkt dabei ist größtmögliche Kompatibilität zur CMOS-Technologie zu gewährleisten, wodurch ein relativ einfacher und gradueller Technologietransfer in die industrielle Anwendung möglich wird, sobald der entsprechende Reifegrad erreicht ist.
Mit dem technologisch höchsten Reifegrad adressiert NEUROTEC die Integration memristiver Materialien in Crossbar-Arrays auf einer CMOS Plattform. Das Ziel dabei ist die Entwicklung von Multilevel-Schalten in CMOS-Technologie für zum Beispiel Compute-In-Memory Operationen für die MNIST-Mustererkennung basierend auf einem 64x64 1T1R Crossbar Array. Zusätzlich werden auch neuartige synaptische Bauelemente in eine CMOS Plattform integriert. So werden neben ferroelektrischen Feldeffekt Transistoren, bestehend aus zwei verbundenen „back-to-back“ Silizid-Schottky Dioden, die über Multi-Domänen Polarisation geschaltet werden, auch HfO2-basierte Schwellenwertschalter untersucht.
Um synaptische Netzwerke mit sehr hoher Konnektivität zu realisieren werden im Rahmen von NEUROTEC ultrakompakte, zweidimensionale Crossbar Arrays und dreidimensionale Netzwerke erforscht. Für die Fabrikation solcher zwei- und dreidimensionalen Netzwerke werden optimierte Damascene- und Waferbondprozesse entwickelt. Ein Hauptziel dabei ist die Demonstration einer Einheitszelle eines vollen 3D Netzwerkes bestehend aus einem 3x3x3 Elektrodenarray, welches die Erzeugung filamentärer Interconnects mit unterschiedlichen Gewichten zwischen den Elektroden ermöglicht.
