Magnon basiertes Rechnen auf Nanometerskala durch direktes FIB-Schreiben in YIG

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Markus Becherer
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 514146693

Ziel dieses Projekts ist es, magnonische Bauelemente als analoge „Prozessoren“ in einem magnetischen Dünnfilm aus Yttrium-Eisen-Granat (YIG) zu entwerfen und experimentell zu realisieren. Dabei wird deren Rechenleistung den Stand der Technik in der Magnonik – einem Kunstwort aus „Magnonen“ (= Spinwellen) und „Elektronik“ – deutlich übertreffen. Dazu wenden wir Techniken des maschinellen Lernens an, um wellenbasierte Bauelemente zu entwerfen. Die Strukturierung mit fokussierten Ionenstrahlen (FIB) als ein einstufiges Strukturierungswerkzeug wird angewandt, um auf Chipskala Rechensysteme als „proof-of-principle“ Prototypen herzustellen. Wir werden nicht-triviale, nicht-boolesche (neuromorphe) Rechenfunktionen auf einem nur 10 mal 10 Mikrometer großen Chip und mit weniger als 100 Elektronenvolt Leistung pro Operation im magnetischen Bereich realisieren. Die von uns entworfenen Bauelemente, zeigen nicht-elektrische, nicht-optische Rechenfunktionen von höchster Komplexität und zielen darauf ab, neue Wege bei nicht-konventionellen Rechenbauelementen im Chipmaßstab einzuschlagen. Der Prototyp wird einen geringen Stromverbrauch bei gleichzeitig hoher Geschwindigkeit aufweisen – ein Merkmal, das mit anderen Technologien nur sehr schwer zu erreichen ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Ungarn
• Kooperationspartner: Professor Dr.-Ing. György Csaba