Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Datenrate vervierfacht - 3D-Chip für Ultra-HD-Kameras

16.02.2016

Im Projekt Memory³ ist es den Forschern des Fraunhofer IIS/EAS gelungen, die Breite der Leitungen zwischen Prozessor und Speicher so stark zu reduzieren, dass sich die Leistungsfähigkeit des Systems vervierfacht hat. Für die Elektronik von Ultra-HD-Kameras und andere leistungsintensive Bauteile kommt die neue, dreidimensionale Integrationstechnologie einem Quantensprung gleich.

Kleiner ist besser. Bei elektronischen Chips ist dies der Regelfall. Mittlerweile aber stoßen klassische Aufbauten mit standardisierten Bauteilgrößen an ihre Grenzen. Soll gleichzeitig ihre Leistungsfähigkeit erweitert werden, können sie kaum noch winziger werden.


Memory³-Chipaufbau im Vergleich

Ein augenfälliges Beispiel ist die Elektronik von Ultra-HD-Kameras, die viermal mehr Bildpunkte aufnehmen als Kameras mit Full-HD-Auflösung.

Um die dabei entstehenden Datenmengen energiesparend und auf kleinem Raum zu verarbeiten, muss die Anordnung von Prozessor und dem Wide-I/O-Speicher auf der Leiterplatte neu und dreidimensional gedacht werden.

Genau diese Idee hat das Team um Andy Heinig vom Institutsteil Entwurfsautomatisierung EAS des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltung IIS umgesetzt. Für das Projekt Memory³ haben sie einen Chipaufbau entwickelt, der den Hochleistungs-Anforderungen von Ultra-HD-Kameras gerecht wird.

»Unser 3D-integrierter Aufbau führt zu kürzeren Leitungen zwischen den Komponenten. Deshalb werden Bild- und Toninformationen deutlich schneller übertragen«, erklärt Heinig. So ist eine Datenrate von 400 GBit/s möglich. Das entspricht dem Vierfachen des bislang Möglichen.

Der »Clou« des neuen Chips ist eine Reduktion der Leitungsbreite: Prozessor und Speicher sind im selben Gehäuse angeordnet. Dazwischen arbeitet eine dünne Trägerschicht (Interposer) als Datenleitung.

Durch diese hochfeine Leitungsstruktur können Prozessor und Speicher so dicht »zusammenwachsen«, dass sich der Datenaustausch deutlich beschleunigt und der Energieverbrauch sinkt. »Lag der Abstand zwischen den Chips ursprünglich im Millimeterbereich, arbeiten wir nun deutlich unter einem Millimeter«, betont Heinig.

Rund eineinhalb Jahre haben die Experten des Fraunhofer IIS für die theoretische Entwicklung und den Bau eines Prototyps benötigt. Der Entwicklungspartner Dream Chip Technologies hatte das Team vor allem im Bereich der Applikationen unterstützt. Ende Februar wird das Projekt Memory³ nun abgeschlossen.

»Wir gehen allerdings davon aus, dass wir mit dieser Entwicklung das Ende der Fahnenstange längst noch nicht erreicht haben«, sagt Heinig. Weitere, deutliche Leistungssprünge um den Faktor Vier oder höher seien in den kommenden Jahren durchaus möglich.

Zudem ist der aktuelle Aufbau des 3D-Mikrochips vor allem in Hinblick auf Ultra-HD-Kameras entwickelt. Er kann aber künftig auch in anderen Bereichen wie etwa bei Grafikkarten oder Vermittlungsknoten von Glasfasernetzen eingesetzt werden.

Das Projekt Memory³ wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) unterstützt.


Unternehmenskommunikation
Melanie Ruge
Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS
Institutsteil Entwurfsautomatisierung EAS
Zeunerstraße 38, 01069 Dresden
Telefon: +49 351 4640-707, Fax -703
mailto:pr@eas.iis.fraunhofer.de
http://www.eas.iis.fraunhofer.de/pm

Melanie Ruge | Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Bei Blockchain-Transaktionen die Privatsphäre sichern
22.07.2019 | Technische Universität Wien

nachricht Technologien für die sechste Mobilfunkgeneration
17.07.2019 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Nachwachsende Zähne

Wissenschaftler*innen der TU Berlin arbeiten an Zähnen aus körpereigenem Material

Haie können es, Krokodile können es, Nagetiere können es und Menschen – theoretisch – auch. Die Rede ist von nachwachsenden Zähnen. Ein Hai muss sich keine...

Im Focus: MOF@SAW oder: Nanobeben und molekulare Schwämmchen zum Wiegen und Trennen winzigster Massen

Augsburger Chemiker und Physiker berichten, wie ihnen die extrem schwierige Trennung von Wasserstoff und Deuterium in einem Gasgemisch gelungen ist.

Dank der hier vor Ort entwickelten und bereits vielfach angewendeten Surface Acoustic Waves-Technologie (SAW) ist die Universität Augsburg international als...

Im Focus: MOF@SAW: Nanoquakes and molecular sponges for weighing and separating tiny masses

Augsburg chemists and physicists report how they have succeeded in the extremely difficult separation of hydrogen and deuterium in a gas mixture.

Thanks to the Surface Acoustic Wave (SAW) technology developed here and already widely used, the University of Augsburg is internationally recognized as the...

Im Focus: Bessere Wärmeleitfähigkeit durch geänderte Atomanordnung

Die Anpassung der Wärmeleitfähigkeit von Materialien ist eine aktuelle Herausforderung in den Nanowissenschaften. Forschende der Universität Basel haben mit Kolleginnen und Kollegen aus den Niederlanden und Spanien gezeigt, dass sich allein durch die Anordnung von Atomen in Nanodrähten atomare Vibrationen steuern lassen, welche die Wärmeleitfähigkeit bestimmen. Die Wissenschaftler veröffentlichten die Ergebnisse kürzlich im Fachblatt «Nano Letters».

In der Elektronik- und Computerindustrie werden die Komponenten immer kleiner und leistungsfähiger. Problematisch ist dabei die Wärmeentwicklung, die durch...

Im Focus: Better thermal conductivity by adjusting the arrangement of atoms

Adjusting the thermal conductivity of materials is one of the challenges nanoscience is currently facing. Together with colleagues from the Netherlands and Spain, researchers from the University of Basel have shown that the atomic vibrations that determine heat generation in nanowires can be controlled through the arrangement of atoms alone. The scientists will publish the results shortly in the journal Nano Letters.

In the electronics and computer industry, components are becoming ever smaller and more powerful. However, there are problems with the heat generation. It is...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Ein Schlüsselelement der Umwelt: Phosphor

22.07.2019 | Veranstaltungen

Testzone für die KI-gestützte Produktion

18.07.2019 | Veranstaltungen

„World Brain Day“ zum Thema Migräne: individualisierte Therapie statt Schmerzmittelübergebrauch

18.07.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Molekulare Maschinen mit Lichtantrieb

23.07.2019 | Physik Astronomie

Gendefekt liefert Hinweise auf die Krankheitsentstehung von ALS

23.07.2019 | Biowissenschaften Chemie

Nachwachsende Zähne

23.07.2019 | Medizin Gesundheit

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics