Integration of ferroelectric memory devices into CMOS circuits
Een handleiding voor ferroëlektrisch geheugen
Moderne technologie staat voor een geheugencrisis. Terwijl kunstmatige intelligentie en smartphones steeds meer dataopslag en verwerkingskracht vragen, bereikt traditioneel computergeheugen zijn fysieke limieten. Hoewel processors steeds sneller worden, hebben geheugenchips moeite om bij te blijven, wat een knelpunt creëert dat alles beïnvloedt, van de batterijduur van smartphones tot het trainen van de nieuwste AI-modellen.
In zijn onderzoek verkent Luca Fehlings een veelbelovende oplossing: ferroëlektrisch geheugen, een nieuw type computergeheugen dat sneller, energiezuiniger en betrouwbaarder zou kunnen zijn dan huidige technologieën. Dit geheugen "onthoudt" zelfs wanneer de stroom uitstaat, waardoor apparaten efficiënter en responsiever worden. Het ontwerpen van computerchips met dit nieuwe geheugentype is echter als het bouwen van een huis zonder goede blauwdrukken of bouwvoorschriften—de gereedschappen en richtlijnen bestaan simpelweg nog niet.
In zijn proefschrift ontwikkelt Fehlings die ontbrekende gereedschappen. Door grondig te testen hoe ferroëlektrisch geheugen zich gedraagt, wiskundige modellen te creëren die de prestaties voorspellen, en voorbeeldcircuits te ontwerpen die het gebruiken, stelt hij een compleet ontwerpraamwerk vast. Dit omvat het bouwen van een digitale "tweeling" van het geheugen die ingenieurs kunnen gebruiken om circuits te simuleren en optimaliseren voordat dure prototypes worden geproduceerd. Fehlings onthult ook belangrijke afwegingen tussen prestaties, betrouwbaarheid en beveiliging die ontwerpers moeten overwegen.
Door deze modellen en gereedschappen publiek beschikbaar te maken, biedt Fehlings' onderzoek de basis voor het ontwikkelen van geheugensystemen van de volgende generatie die toekomstige smartphones, elektrische voertuigen, medische apparaten en AI-toepassingen kunnen aandrijven, technologieën die sneller, efficiënter en betrouwbaarder zijn dan wat momenteel mogelijk is.
Luca Fehlings voerde zijn onderzoek uit bij het Zernike Institute for Advanced Materials, met financiering van het European Research Council. Hij vervolgt zijn loopbaan als postdoc bij de Technical University Munich.