Tampereen yliopisto ja suomalainen puolijohdeyritys SemiQon kehittävät yhdessä taiwanilaisten kumppanien kanssa uudenlaista hafnium-pohjaista muistiteknologiaa. Tavoitteena on vähentää tekoälypiirien ja datakeskusten energiankulutusta tuomalla muisti ja laskenta nykyistä lähemmäksi toisiaan. Kolmivuotinen hanke on saanut 3,1 miljoonan euron rahoituksen.
SHIFT-hankkeessa (Scalable Hafnium-based Integrated Ferroelectric Technology for Data-Intensive Computing) kehitetään ferrosähköiseen muistiin eli FeRAM-tekniikkaan perustuvia ratkaisuja. Ferrosähköinen materiaali pystyy säilyttämään sähköisen polarisaatiotilansa ilman jatkuvaa virransyöttöä, joten siihen tallennettu tieto säilyy myös virran katketessa.
Hafnium-pohjaiset ferrosähköiset materiaalit ovat kiinnostavia erityisesti siksi, että niitä voidaan mahdollisesti integroida nykyisiin CMOS-puolijohdeprosesseihin. Tämä voisi helpottaa uuden muistitekniikan käyttöönottoa teollisessa piirivalmistuksessa.
Tekoälylaskennan keskeisiä ongelmia on niin sanottu muistimuuri (memory wall). Prosessorien laskentateho kasvaa, mutta tiedonsiirto prosessorien ja muistien välillä muodostaa yhä suuremman pullonkaulan. Datan jatkuva siirtäminen kuluttaa myös huomattavasti energiaa.
SHIFT-hankkeessa pyritään tuomaan muistitoiminnot ja laskenta lähemmäksi toisiaan. Kun tietoa voidaan käsitellä lähempänä sen tallennuspaikkaa, tiedonsiirto vähenee. Tämä voisi pienentää sekä energiankulutusta että datakeskusten jäähdytystarvetta.
Tampereen yliopiston apulaisprofessori Sayani Majumdar korostaa suomalaisen tutkimusosaamisen ja taiwanilaisen puolijohdeteollisuuden yhteistyötä. Taiwanilaiset kumppanit tuovat hankkeeseen erityisesti suuren volyymin valmistus- ja paketointiosaamista.
– Suomalainen konsortio yhdistää ihanteellisella tavalla akateemisen tutkimuksen, pk-yrityssektorin sekä puolijohdealan markkinajohtajan. Tämä mahdollistaa nopean kehityskaaren erinomaisista ideoista kohti integroituja ratkaisuja ja valmiita kaupallisia tuotteita, Majumdar sanoo.
Kolmivuotinen SHIFT-hanke sai rahoituksensa kansainvälisestä Eureka Globalstars -ohjelmasta. Suomalaisia osallistujia rahoittaa Business Finland ja taiwanilaisia kumppaneita Taiwanin teollisuusteknologian osasto DoIT.
Kuva: Karu Films
