Mit der zunehmenden Verbreitung von KI in Bereichen wie autonomes Fahren, Gesundheitswesen und Smart Cities stoßen klassische Rechnerarchitekturen an ihre Grenzen. Das internationale Forschungsprojekt ViTFOX setzt genau hier an: Acht Partner aus Europa und Korea entwickeln gemeinsam eine neuartige Hardwarearchitektur, die KI-Anwendungen deutlich energieeffizienter und leistungsfähiger machen soll. Im Zentrum steht die Kombination von Vision Transformers (ViT) – eine Art neuronaler Netzwerkarchitektur für visuelle Daten – mit ferroelektrischen Speichertechnologien, die Rechenoperationen direkt im Speicher ausführen. Die EU fördert das Projekt mit 1,5 Millionen Euro.
Statt wie bisher Speicher und Recheneinheit zu trennen, verfolgt ViTFOX den sogenannten Compute-in-Memory-Ansatz. Ziel ist es, Daten direkt dort zu verarbeiten, wo sie entstehen – im Speicher. Das reduziert Übertragungsverluste, senkt die Latenz und spart Energie. Grundlage dieser Architektur sind ferroelektrische Oxidmaterialien, insbesondere Hafnium-Zirkonium-Oxid (HZO). Diese gelten als vielversprechend, weil sie sich in gängige Halbleiterprozesse integrieren lassen und hohe Schaltgeschwindigkeit mit geringem Energieverbrauch verbinden.
Das Projekt will eine Vision-Transformer-Hardwareplattform realisieren, die mehr als 50 TOPS/W erreicht. Neben einem Hardware-Demonstrator entstehen auch ein Schaltungssimulator und eine Plattform zur gemeinsamen Optimierung von Hardware und Software für diese neue Speicherklasse. Unterstützt werden zwei Speichertechnologien: ein 3D-FeRAM aus Korea und eine europäische epitaktische ferroelektrische Tunnelverbindung. Weitere Informationen zum Projekt finden Sie unter dem Link.
