Technologien nach menschlichem Vorbild

4.9.2019

Das »Human Brain Project« bringt 121 Partner aus 20 Ländern in Europa und Nordamerika in zwölf Teilprojekten zusammen. Sie forschen an Technologien in Anlehnung an naturgegebene Vorbilder. Das gemeinsame Ziel: Die Schaffung einer europäischen wissenschaftlichen Infrastruktur für Gehirnforschung, kognitive Neurowissenschaften und andere vom Gehirn inspirierte Wissenschaften.

© Fraunhofer IZM

Im Rahmen des »Human Brain Project « arbeitet das Fraunhofer IZM im Bereich Neuromorphic Computing. Hier zu sehen: hochdichte Chip-zu-Chip-Verbindungen.

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Die Forscherinnen und Forscher arbeiten an verschiedenen Plattformen, u. a. für Gehirnsimulation, Neuromorphic Computing, medizinische Informationen und Neurorobotik. Dabei wird eine neue Kategorie von Computerhardware entwickelt, die von den Schaltkreisen des Gehirns inspiriert ist. Am Ende soll die fortschrittlichste vom Gehirn inspirierte Computerhardware entstehen, mit welcher beispielsweise Lernprozesse im menschlichen Gehirn schneller als in Echtzeit simuliert werden können.

Brücke vom Wafer zur Board-Technologie

Das Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM entwirft im Zuge des Gesamtprojekts Hardware nach dem BrainScaleS-System des Kirchhoff-Instituts für Physik der Universität Heidelberg. Dieses besteht aus sehr schnellen, energieeffizienten analogen Chips, welche die im Gehirn ablaufenden physikalischen Prozesse nachbilden. Basierend auf einer neuen Einbettungstechnologie werden Wafer-zu-System-Verbindungen vorgenommen. Im Laminierungsprozess werden dafür 200-mm-Silizium-Halbleiterwafer mit einer Dicke von 250 µm – einem Leiterplattenstapel aus FR4-Rahmen, zwei Prepreg-Schichten und zwei Kupferfolien – aufgebaut. Die Laminierung erfolgt in einer beheizten Vakuum-Hochdrucklaminierpresse.

Aufbau einer Neuromorphic Computing Plattform

Seit Beginn des Projekts konnten die Forscherinnen und Forscher bereits erste Erfolge verzeichnen – darunter das erste aktive Leiterplattensystem mit eingebettetem aktivem Wafer. Das Fraunhofer IZM fungiert als Technologiepartner: Der Berliner Standort stellt das notwendige Knowhow zur Verfügung, um hochkomplexe Wafer-Level-Integrationsstrategien mit einer einzigartigen Kompetenz zum Leiterplatten-Embedding synergetisch zu verknüpfen. Aktuell optimieren die Wafer-Expertinnen und -Experten den Laminierungsprozess und entwickeln ein Verfahren zur Vermeidung von Waferdrifts. Dies dient im nächsten Schritt dem Aufbau der kompletten Neuromorphic Computing Plattform. Das »Human Brain Project« wird etwa zur Hälfte (200 Mio. Euro) von der EU finanziert. Die andere Hälfte kommt von den EU-Mitgliedsstaaten sowie aus privaten Finanzierungsquellen. Das Projekt ist in mehrere Phasen unterteilt und startete im Oktober 2013. Die aktuelle Phase läuft noch bis zum März 2020. Weitere Phasen sind zurzeit in Diskussion.