Reliability and Test Solutions for Spintronic-based Compute in Memory (RESOLUTION)

• Antragsteller: Professor Mehdi B. Tahoori, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik ; Rechnerarchitektur, eingebettete und massiv parallele Systeme
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 469913426

Computing In Memory ist ein aufkommendes Konzept, das auf der engen Integration traditionell getrennter Speicherelemente und kombinatorischer Schaltungen basiert und es ermöglicht, den Zeitund Energieaufwand für die Bewegung von Daten über digitale Architekturen hinweg zu minimieren. In den aktuellen digitalen von Neumann-Architekturen werden Daten zwischen dem Speicher und der Recheneinheit hin und her übertragen, wodurch diese langsamer und stromsparend werden. Die vielversprechendsten Lösungen für In-Memory-Computing-Architekturen basieren auf dem Einsatz neuer Technologien, wie resistiven oder magnetoresistiven Bauelementen,die sowohl als Speicher- als auch als Informationsverarbeitungseinheit fungieren können. Trotz dervielversprechenden Natur der auf dem In-Memory-Computing basierenden Architekturen, die mit neu entstehenden Geräten gebaut werden, sind viele Probleme im Zusammenhang mit den Geräten selbst und ihrer Doppelnutzung (Speicher- und Recheneinheit) noch zu lösen. Die Modellierung und Charakterisierung von Herstellungsfehlern, Variabilitäts- und Zuverlässigkeitsproblemen, Fehleranalyse und Modellierung sind noch nicht ausgereift, was auf neuartige Herstellungsprozesse und eine Vielzahl von Designvorschlägen zurückzuführen ist. Diese Fragen erklären die Grenzen der existierenden Testlösungen für neu entstehende Speicherarrays und das Fehlen von Teststrategien für In-Memory-Computing-Strukturen und motivieren unseren Forschungsschwerpunkt in diese Richtung. Dieses Projekt zielt darauf ab, Techniken für den qualitativ hochwertigen Test und die Zuverlässigkeit von CIM-Schaltungen und -Architekturen auf der Basis von Spintronik-Technologien bereitzustellen. Um dieses Ziel zu erreichen, wird sich das Projekt auf die Entwicklung von Fehlermodellen, Zuverlässigkeitsverbesserung, Charakterisierung und Testmethoden konzentrieren, die darauf abzielen, die Zuverlässigkeit der auf Spintronik basierenden Computeranwendungen zu erhöhen. Die Fertigungsreife der Spin-Transfer-Torque-Technologie und unser Zugang zu genauen Bauelement- und Fehlermodellen macht diese geplante Forschung zeitnah, relevant und entscheidend.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartner: Dr. Lucian Prejbeanu