Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

"Green chips" für den Computer von übermorgen

19.04.2010
"Green chips" für den Computer von übermorgen JARA-FIT-Wissenschaftler erzielen Durchbruch in Konstruktion von Computer-Chips

Mit einem innovativen Konzept ebnen Wissenschaftler der Jülich Aachen Research Alliance (JARA) den Weg für die Chip-Konstruktion zukünftiger Computer. Für die übernächste Generation von Computer-Chips bedeutet diese Entwicklung eine höhere Rechenleistung bei niedrigerem Energiebedarf - ein wichtiger Schritt für das "Green Computing".

Eine Arbeitsgruppe um Professor Rainer Waser vom Forschungszentrum Jülich und der RWTH Aachen entwickelte ein neuartiges Schaltungskonzept und die dazugehörige Technologie für sogenannte Memristor-Chips. Die Forscher leiten mit ihren Forschungsergebnissen einen Paradigmenwechsel in der Architektur von Computer-Chips ein. Die Publikation erscheint heute unter dem Titel "Complementary resistive switches for passive nanocrossbar memories" in dem international renommierten Fachmagazin Nature Materials.

Es ist seit längerer Zeit bekannt, dass Memristor-Chips in alternativen Architekturen zukünftiger Computer eine wichtige Rolle einnehmen werden. Denn memristive Zellen haben die besondere Eigenschaft, dass ihr Widerstand (resistor) programmiert werden kann und anschließend gespeichert bleibt (memory). Bisher konnte jedoch eine Informationsüberlagerung zwischen benachbarten Zellen in strukturierten Anordnungen (Arrays) beim Einschreiben von Daten in eine solche Struktur - das sogenannte Übersprechen - nicht vermieden werden, ohne jeder Zelle einen eigenen Transistor anzugliedern. Dieser zusätzliche Konstruktionsaufwand begrenzt die Zellendichte heutiger Arrays und in Folge dessen auch die Leistung. Zudem verteuert er erheblich die Chip-Produktion.

Der Forschungsgruppe gelang ein Durchbruch in Bezug auf das fundamentale Problem des Übersprechens zwischen benachbarten memristiven Zellen. Wasers Mitarbeiter Eike Linn, RWTH Aachen, und seine Kollegen Roland Rosezin und Carsten Kügeler, beide Forschungszentrum Jülich, lösten diese Herausforderung durch die Entwicklung eines völlig neuartigen Schaltungskonzeptes. Es basiert auf der antiseriellen Verschaltung von zwei memristiven Zellen. Diese Zellen bilden zusammen eine neuartige Einheit, die von den Wissenschaftlern mit der Bezeichnung CRS-Zelle (Complementary Resistive Switch) versehen wurde. Zwischen CRS-Zellen findet keine unerwünschte Informationsüberlagerung statt.

Neben der Vermeidung des Übersprechens bieten passive Arrays, feste Anordnungen aus den neuen CRS-Zellen, den Vorteil eines besonders energieeffizienten Betriebs, da in einer solchen Chip-Architektur Rechen- und Speicherbereiche lokal vereint werden können. Ein großer Teil des Energiebedarfs heutiger Rechner ergibt sich aus der klassischen von-Neumann-Architektur. In ihr sind Speicherbereiche strikt von Rechenbereichen getrennt. Der dadurch notwendige Datentransport zwischen den Funktionsbereichen führt zu einem hohen Energieverbrauch.

In Bezug auf die Leistungsfähigkeit zeigen Simulationen, dass in der übernächsten Technologiegeneration (Gatelänge des Transistors 22 Nanometern) mit Hilfe von CRS-Zellen Arrays der Größe 10 hoch 8 Bit (100 Millionen) aufgebaut werden können. Im Vergleich dazu haben ähnliche Strukturen heutiger Rechner auf der untersten Ebene lediglich eine Größe von 10 hoch 3 (Tausend) Bit und benötigen für jede Zelle einen Transistor, um das Übersprechen zu vermeiden.

Publikation in Nature Materials:
http://dx.doi.org/10.1038/NMAT2748
Mehr zu JARA:
http://www.jara.org/
Mehr Informationen zum Thema:
http://www.jara.org/de/research/jara-fit/nachrichten/details/green-chips/
Kontakt:
Prof. Dr.-Ing. Rainer Waser
Direktor am Institut für Festkörperforschung, Forschungszentrum Jülich Lehrstuhl für Werkstoffe der Elektrotechnik II, RWTH Aachen

Mail: r.waser@fz-juelich.de; waser@iwe.rwth-aachen.de

Christian Schipke
Pressereferent
Jülich Aachen Research Alliance (JARA)
Tel.: 02461 61 3835
Fax: 02461 61 1816
Mobil: 0160 5322681
Mail: c.schipke@jara.org

Christian Schipke | FZ Jülich
Weitere Informationen:
http://www.jara.org
http://dx.doi.org/10.1038/NMAT2748

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Fraunhofer IPT und Partner setzen Standards für Augmented-Reality-Anwendungen in der Produktion
04.08.2020 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

nachricht Projekt Applikationszentrum V/AR stellt vergleichende Messung von VR-Trackingsystemen vor
04.08.2020 | Virtual Dimension Center Fellbach w. V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Projektabschluss ScanCut: Filigranere Steckverbinder dank Laserschneiden

Eine entscheidende Ergänzung zum Stanzen von Kontakten erarbeiteten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT. Die Aachener haben im Rahmen des EFRE-Forschungsprojekts ScanCut zusammen mit Industriepartnern aus Nordrhein-Westfalen ein hybrides Fertigungsverfahren zum Laserschneiden von dünnwandigen Metallbändern entwickelt, wodurch auch winzige Details von Kontaktteilen umweltfreundlich, hochpräzise und effizient gefertigt werden können.

Sie sind unscheinbar und winzig, trotzdem steht und fällt der Einsatz eines modernen Fahrzeugs mit ihnen: Die Rede ist von mehreren Tausend Steckverbindern im...

Im Focus: ScanCut project completed: laser cutting enables more intricate plug connector designs

Scientists at the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT have come up with a striking new addition to contact stamping technologies in the ERDF research project ScanCut. In collaboration with industry partners from North Rhine-Westphalia, the Aachen-based team of researchers developed a hybrid manufacturing process for the laser cutting of thin-walled metal strips. This new process makes it possible to fabricate even the tiniest details of contact parts in an eco-friendly, high-precision and efficient manner.

Plug connectors are tiny and, at first glance, unremarkable – yet modern vehicles would be unable to function without them. Several thousand plug connectors...

Im Focus: Elektrogesponnene Vliese mit gerichteten Fasern für die Sehnen- und Bänderrekostruktion

Sportunfälle und der demografische Wandel sorgen für eine gesteigerte Nachfrage an neuen Möglichkeiten zur Regeneration von Bändern und Sehnen. Eine Kooperation aus italienischen und deutschen Wissenschaftler*innen forschen gemeinsam an neuen Materialien, um dieser Nachfrage gerecht zu werden.

Dem Team ist es gelungen elektrogesponnene Vliese mit hochgerichteten Fasern zu generieren, die eine geeignete Basis für Ersatzmaterialien für Sehnen und...

Im Focus: New Strategy Against Osteoporosis

An international research team has found a new approach that may be able to reduce bone loss in osteoporosis and maintain bone health.

Osteoporosis is the most common age-related bone disease which affects hundreds of millions of individuals worldwide. It is estimated that one in three women...

Im Focus: Neue Strategie gegen Osteoporose

Ein internationales Forschungsteam hat einen neuen Ansatzpunkt gefunden, über den man möglicherweise den Knochenabbau bei Osteoporose verringern und die Knochengesundheit erhalten kann.

Die Osteoporose ist die häufigste altersbedingte Knochenkrankheit. Weltweit sind hunderte Millionen Menschen davon betroffen. Es wird geschätzt, dass eine von...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Innovationstage 2020 – digital

06.08.2020 | Veranstaltungen

Innovationen der Luftfracht: 5. Air Cargo Conference real und digital

04.08.2020 | Veranstaltungen

T-Shirts aus Holz, Möbel aus Popcorn – wie nachwachsende Rohstoffe fossile Ressourcen ersetzen können

30.07.2020 | Veranstaltungen

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

Der Türsteher im Gehirn

06.08.2020 | Biowissenschaften Chemie

Kognitive Energiesysteme: Neues Kompetenzzentrum sucht Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft

06.08.2020 | Energie und Elektrotechnik

Projektabschluss ScanCut: Filigranere Steckverbinder dank Laserschneiden

06.08.2020 | Verfahrenstechnologie

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