Fraunhofer startet Chip-AI-Forschungszentrum für die nächste Generation von KI-Chips

Das neue Zentrum wird gemeinsam vom Fraunhofer Institute for Applied Solid State Physics IAF und dem Fraunhofer Institute for Integrated Circuits IIS im Rahmen der Fraunhofer Heilbronn Research and Innovation Centers (HNFIZ) aufgebaut. Ziel ist es, Innovationen im Bereich KI-gestützter Halbleiterentwicklung und leistungsfähiger KI-Hardwareplattformen voranzutreiben.

Stärkung des europäischen Ökosystems für KI-Hardware
Mit der zunehmenden Komplexität von KI-Anwendungen steigt auch der Bedarf an leistungsfähigen und energieeffizienten KI-Chips. Das Chip-AI-Zentrum konzentriert sich auf die Entwicklung neuer Chiparchitekturen, die speziell für Anwendungen der künstlichen Intelligenz optimiert sind, sowie auf den Einsatz von KI zur Optimierung des Chipdesign-Prozesses selbst.

Durch die Bündelung der Kompetenzen von Fraunhofer IAF und Fraunhofer IIS soll Deutschlands Rolle als Hightech-Standort gestärkt und Europas Innovationsfähigkeit im Halbleiterbereich ausgebaut werden. Unterstützt wird das Projekt von der Dieter Schwarz Foundation, die seit 2019 die Forschungszentren in Heilbronn fördert.

KI-gestütztes Chipdesign und sichere Halbleiterarchitekturen
Forschende des Fraunhofer IAF werden sich auf die Entwicklung leistungsstarker Halbleiterchips für moderne KI-Systeme konzentrieren und gleichzeitig Methoden entwickeln, um den Chipdesign-Prozess mithilfe künstlicher Intelligenz effizienter zu gestalten.

KI-gestützte Werkzeuge sollen zahlreiche bisher manuelle Entwicklungsschritte automatisieren und so Entwicklungszeiten verkürzen. Darüber hinaus werden Strategien zum Schutz geistigen Eigentums sowie zur Verifikation und Zertifizierung von Chipdesigns entwickelt, insbesondere für sicherheitskritische Anwendungen in Bereichen wie Verkehr, Robotik und Luft- und Raumfahrt.

Ein zentraler technologischer Schwerpunkt liegt auf CMOS-Schaltungen (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor), die aufgrund ihrer Effizienz, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit in zahlreichen elektronischen Geräten und insbesondere in KI-Chips eingesetzt werden.

Neuromorphe Prozessoren für Edge-KI
Parallel dazu arbeitet das Fraunhofer IIS im Chip-AI-Zentrum an neuromorphen Prozessorarchitekturen für Edge-KI-Anwendungen. Diese werden auf analogem und gemischtem CMOS-Design basieren und innovative Rechenmodelle wie Spiking Neural Networks (SNN) unterstützen.

Im Gegensatz zu klassischen neuronalen Netzen, die kontinuierlich Signale verarbeiten, arbeiten SNN mit zeitlich abgestimmten Impulsen, ähnlich den Neuronen im menschlichen Gehirn. Dadurch ermöglichen sie eine sehr energieeffiziente Echtzeitverarbeitung, was sie besonders geeignet für KI-Anwendungen direkt auf Endgeräten macht, beispielsweise in Robotik, Mobilkommunikation oder Satellitensystemen.

Integrierte Halbleiterinnovation in Europa
Neben dem Chipdesign wird das Zentrum auch mit dem umfassenden Fraunhofer-Mikroelektroniknetzwerk zusammenarbeiten, um weitere Bereiche der Halbleiterwertschöpfungskette einzubeziehen, darunter Charakterisierung, Packaging sowie Subsystem-Technologien.

Das Chip-AI-Zentrum wird das neunte Forschungs- und Innovationszentrum der Fraunhofer-Aktivitäten in Heilbronn. Ziel ist eine enge Zusammenarbeit zwischen Forschungseinrichtungen, Industrie, Hochschulen und öffentlichen Institutionen, um Technologietransfer und wirtschaftliche Nutzung von Forschungsergebnissen zu beschleunigen.

Mit der Entwicklung innovativer KI-Hardware in Heilbronn soll langfristig die technologische Souveränität Europas im Bereich künstliche Intelligenz und Halbleitertechnologie gestärkt werden.

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