LEOMEM

In-Memory-Computing mit Memristoren für Raumfahrtmissionen im erdnahen Orbit

Partner

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Prof. Amelie Hagelauer

Lehrst. f. Mikro- und Nanosystemtechnik, TU München

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Prof. Marc Reichenbach

Fachgebiet Technische Informatik, BTU Cottbus-Senftenberg

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Prof. Christian Wenger

IHP Microelectronics GmbH, Frankfurt (Oder)

Outcome

Projektbeschreibung

Im Kontext der Raumfahrt lässt sich eine Verschiebung des Fokus von großen, von Raumfahrtagenturen organisierten Missionen hin zu kleineren und häufiger durchgeführten Projekten beobachten. Diese Projekte bieten die Möglichkeit, neue Geräte und Technologien einzusetzen, was zu einer Diversifizierung der Forschungsaktivitäten führt. Das LEOMEM-Projekt hat zum Ziel, eine RRAM-basierte In-Memory-Computing-Architektur für Internet-of-Space-Anwendungen im Low-Earth-Orbit (LEO) zu entwickeln. Dabei baut es auf den Vorarbeiten des MIMEC-Projekts auf, in welchem der Fokus besonders auf RRAM-Zellen und Schaltungsoptimierungen sowie auf der Entwicklung eines Design-Frameworks lag. Auf Bauelement-Ebene konnten bereits Fortschritte erzielt werden, indem ein robuster Enclosed Layout Transistor (ELT) entwickelt und mit einem RRAM-Baustein in Reihe geschaltet wurde. Chips mit mehreren Arrays dieser Schaltung wurden bereits in IHP-Technologie hergestellt. Das LEOMEM-Projekt strebt nun die umfassende Validierung der so erschaffenen strahlungsresistenten Speicherzellen unter Extrembedingungen an. Im Rahmen des Projekts wird ein mehrstufiges Test- und Charakterisierungsverfahren sowohl vor als auch nach der Bestrahlung der Devices angestrebt. Dabei wird besonderer Wert auf die Evaluierung von Total Ionizing Dose (TID) und Single Event Effects (SEE) unter verschiedenen Strahlungsstärken gelegt. Zudem wird die Temperaturbeständigkeit untersucht. Auf Systemebene wurde bereits ein Framework zum Design von RRAM-Systemen entwickelt und zur Lösung verschiedener Forschungsfragen genutzt. In der nächsten Phase der Arbeit sollen die aus der Charakterisierung der neu erschaffenen strahlungsresistenten Speicherzellen gewonnenen Verhaltensbeschreibungen in das Framework integriert werden. Dadurch wird eine realistische Designraumexploration auf verschiedenen Ebenen ermöglicht, um ein möglichst energieeffizientes, aber sicheres Speichersystem zu erschaffen. Neben den schaltungstechnischen Maßnahmen können auch adaptive Maßnahmen, wie die dynamische Anwendung von Fehlerkorrekturcodes, zum Einsatz kommen. Im Anschluss erfolgt die Implementierung einer optimalen Schutzstrategie in Hardware sowie die Realisierung eines vollintegrierten Speichersystems mit analoger Ansteuerung, digitalen Interfaces und Controllern als ASIC. Mithilfe dieses Prototypen kann schließlich das Gesamtsystem vermessen und optimiert werden.

Weitere Projektmitarbeitende

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