imec entwickelt ferroelektrische Speicher für KI-Systeme weiter
Das belgische Halbleiterforschungszentrum imec hat neue Forschungsergebnisse zu ferroelektrischen Speichern für KI-Systeme vorgelegt. Das geht aus einer Mitteilung des Instituts vom 17. Juni hervor. KI-Systeme treiben den Speicherbedarf in Größenordnungen, die klassische Speichertechnologien zunehmend belasten. imec will diesen Bedarf mit niedrigspannungsfähigen ferroelektrischen Kondensatoren und vertikal gestapelten FeFET-Speicherzellen adressieren.
Niedrige Spannung und 3D-Strukturen für ferroelektrische Speicher
imec arbeitet an Speicherstrukturen, die mit niedrigerer Spannung auskommen und Daten dichter ablegen sollen. Eine skalierte ferroelektrische Schicht senkt die Betriebsspannung der Kondensatoren auf rund 1,3 Volt. Zugleich bleibt die Speicherwirkung hoch: Die remanente Polarisation erreicht über 40 Mikro-Coulomb pro Quadratzentimeter. Die Zyklenfestigkeit beziffert imec mit mindestens 10¹³ Schaltzyklen. Damit bringt der Kondensatoransatz wichtige Kennwerte für DRAM-ähnliche Speicher mit.
Den Dichtegewinn verlagert imec bei den FeFET-Speicherzellen in die Vertikale. Das Forschungszentrum nutzt dafür IGZO-basierte ferroelektrische Feldeffekttransistoren und hat laut eigenen Angaben erstmals einen funktionsfähigen Stapel mit fünf Word-Lines demonstriert. Die übereinander angeordneten Zellen sollen die Speicherdichte erhöhen. Eine Dual-Gate-Architektur mit Back-Gate verbessert die Löschleistung. Damit adressiert imec eine wichtige technische Hürde bei FeFET-Speichern.
Neue Speicherwege für datenintensive KI-Systeme
Der wachsende Speicherbedarf von KI-Systemen setzt klassische Speichertechnologien stärker unter Druck. DRAM und SRAM lassen sich nur noch mit steigendem Aufwand weiter skalieren. Ferroelektrische Kondensatoren könnten energieeffizientere Speicheransätze unterstützen. Vertikal gestapelte FeFETs eröffnen einen Weg zu kompakten Speicherstrukturen für eingebettete Systeme und kommende Rechenarchitekturen.
Attilio Belmonte, Program Director bei imec, sagte: „Diese Arbeit zeigt, wie imecs multidisziplinäre Expertise von der Materialwissenschaft bis zur fortschrittlichen 3D-Integration uns dabei hilft, einige der drängendsten Herausforderungen der Speichertechnologie anzugehen.“
Maarten Rosmeulen, Program Director bei imec, ergänzte: „Wir untersuchen mehrere Wege zu Speicherlösungen, die für das schnelle Wachstum von KI und datenintensiven Anwendungen erforderlich sein werden.“
Aus den Laborergebnissen soll nun eine tragfähige Basis für integrierte 3D-Speicher entstehen. Künftige Arbeiten sollen die Technologien auf Systemebene bewerten. Bei ferroelektrischen Kondensatoren arbeitet das Institut an einer weiteren Senkung der Betriebsspannung und an höherer Zuverlässigkeit.
Die bisherigen Ergebnisse präsentiert imec auf dem 2026 IEEE / JSAP Symposium on VLSI Technology & Circuits.
