Intelligenz auf Silizium: Das Fraunhofer IPMS als Treiber für KI-fähige Halbleiter

KI braucht Halbleiter – und neue Denkansätze

Moderne KI-Anwendungen stellen enorme Anforderungen an Rechenleistung, Energieeffizienz und Datensicherheit. Klassische Architekturen stoßen dabei zunehmend an ihre Grenzen. Das Fraunhofer IPMS adressiert diese Herausforderungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette: von neuen Materialsystemen über innovative Speicher- und Sensorlösungen bis hin zu neuromorphen und quantenbasierten Ansätzen.

Ein zentrales Thema ist dabei energieeffiziente KI. Ziel ist es, KI-Funktionen direkt auf dem Chip oder nahe an der Datenquelle auszuführen – statt große Datenmengen in energieintensive Rechenzentren zu verlagern. Das reduziert Latenzen, senkt den Energieverbrauch und erhöht die Datensouveränität.

Edge-KI, neuromorphes Computing und vertrauenswürdige Elektronik

In mehreren aktuellen Projekten zeigt das Fraunhofer IPMS, wie diese Vision konkret umgesetzt werden kann:

• Edge-KI und energieautarke Systeme: Projekte wie InSeKT demonstrieren, wie KI direkt in Sensoren integriert werden kann. Inspiriert von der Informationsverarbeitung biologischer Systeme entstehen besonders energie- und ressourcenschonende Edge-KI-Lösungen, die sich für Industrie, Umweltmonitoring oder mobile Anwendungen eignen.

• Neuromorphes Computing: Mit Ansätzen wie SmartIR oder 3DFerroKI forscht das Fraunhofer IPMS an Hardware, die sich am menschlichen Gehirn orientiert. Ferroelektrische Speicher und 3D-Integrationskonzepte ermöglichen neue Architekturen, die Lernen und Verarbeiten von Daten deutlich effizienter machen als klassische von-Neumann-Systeme.

• Trusted Electronics: Gerade für KI-Anwendungen in kritischen Infrastrukturen ist Vertrauen entscheidend. Das Fraunhofer IPMS entwickelt hierfür sichere Halbleiterlösungen, die Manipulationen erschweren und die Integrität von KI-Systemen gewährleisten.
  
  Waferanalyse im Reinraum des Fraunhofer IPMS
  
  

Von der KI-Forschung bis zur Quantenfabrik

Auch jenseits klassischer KI-Anwendungen treibt das Fraunhofer IPMS die Halbleiterinnovation voran. Europäische Projekte wie NeAIxt bündeln KI-Forschung entlang industrieller Anforderungen, während beispielsweise mit dem Projekt TO.QI eine Brücke zwischen Halbleitertechnologie und Quantencomputing geschlagen wird. Ziel ist es, skalierbare Lösungen für Quantenchips zu entwickeln, die auf etablierten Halbleiterprozessen basieren – ein weiterer Baustein für die digitale Souveränität Europas.

Arbeit im 300-mm-Reinraum am Fraunhofer IPMS.

Impulse für das Innovationsökosystem

Für den Smart Systems Hub sind diese Aktivitäten von besonderer Bedeutung. Sie zeigen, wie exzellente Forschung, industrielle Anwendbarkeit und Transfer in Start-ups und KMU zusammenspielen können. Quantencomputing, Halbleiter und KI sind keine isolierten Technologien – sie entfalten ihre Wirkung im Zusammenspiel mit Anwendern, Netzwerken und offenen Innovationsplattformen.

Der Blick auf die Projekte des Fraunhofer IPMS macht deutlich: Die Zukunft intelligenter Systeme entsteht dort, wo neue Halbleitertechnologien und KI gemeinsam gedacht werden. Genau hier liegt eine große Chance für Unternehmen, Forschungseinrichtungen und Startups, die den Wandel aktiv mitgestalten wollen.