El Center for Advancing Electronics Dresden ( cfaed ) de la Technische Universität Dresden es parte de la Iniciativa de Excelencia de las universidades alemanas . El clúster de excelencia para la microelectrónica está financiado de 2012 a 2017 por la Comunidad de Investigación Alemana (DFG ) y une a unos 60 investigadores y sus equipos de 11 instituciones para actuar de manera conjunta para alcanzar los ambiciosos objetivos del Clúster. El coordinador es el Prof. Dr.-Ing. Gerhard Fettweis, presidente de sistemas de comunicaciones móviles. El clúster reúne a los equipos de dos universidades y varios institutos de investigación de Sajonia: Technische Universität Dresden, Technische Universität Chemnitz ,Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), Leibniz Institute for Polymer Research Dresden eV (IPF), Leibniz Institute for Solid State and Materials Research Dresden (IFW), Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics (MPI-CBG), Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems (MPI-PKS), Nanoelectronics Materials Laboratory gGmbH (NaMLab), Fraunhofer Institute for Electronic Nano Systems (Fraunhofer ENAS), Fraunhofer Institute of Ceramic Technologies and Systems (Fraunhofer IKTS) y Kurt Schwabe Institute for Measuring y Sensor Technology Meinsberg eV (KSI). Aproximadamente 300 científicos de más de 20 países diferentes están trabajando en nueve vías de investigación para investigar tecnologías completamente nuevas para el procesamiento de información electrónica que superan los límites de la tecnología CMOS predominante en la actualidad . [1]
Establecido | 2012 |
---|---|
Misión | investigación de nuevas tecnologías para el procesamiento electrónico de información |
Enfocar | investigación interdisciplinaria y promoción de investigadores de carrera temprana y equilibrio de género |
Presidente | Prof. Dr.-Ing. Gerhard Fettweis |
Personal | 300 científicos, 60 investigadores |
Gente clave | Prof. Dr.-Ing. Gerhard Fettweis , Prof. Dr. Karl Leo , Dra. Uta Schneider , Prof. Jeronimo Castrillon , Prof. Markus Krötzsch , Prof. Xinliang Feng , Prof. Stefan Mannsfeld , Prof. Akash Kumar , Prof. Thomas Mikolajick , Prof. Michael Schröter , Prof. Stefan Diez , Prof. Andreas Richter , Prof. Thorsten Strufe , Prof. Marino Zerial |
Presupuesto | 34 millones de euros |
Habla a | Würzburger Str. 46 |
Localización | Dresde, alemania |
Sitio web | https://cfaed.tu-dresden.de/ |
Posición y construcción institucional
Uno de los edificios científicos, así como la sede organizativa, de cfaed se encuentra en Dresden-Plauen , Würzburger Straße 46. En mayo de 2015, comenzaron las obras de construcción del nuevo edificio de cfaed en el campus de TU Dresden. El edificio debe estar terminado a fines de 2017 y albergará nuevos laboratorios, salas de seminarios y oficinas. [2]
Historia
La propuesta inicial para cfaed como Cluster of Excellence se presentó a la DFG en agosto de 2011. El 15 de julio de 2012, el Center for Advancing Electronics Dresden (cfaed) alcanzó el estatus de Cluster of Excellence en la segunda ronda de financiamiento de la Excelencia del gobierno alemán Iniciativa. Durante el período de financiación de cinco años, que comenzó en noviembre de 2012, el clúster recibe aproximadamente 34 millones de euros de subvenciones. [3] La primera fase de financiación se extenderá hasta octubre de 2017.
El 3 de abril, cfaed presentó uno de los ocho borradores de propuestas para la nueva línea de financiamiento "Clústeres de excelencia de TUD". El 28 de septiembre de 2017, TUD sabrá cuántos de sus borradores de propuestas serán invitados a presentarse como solicitudes completas. Un año después, el 27 de septiembre de 2018, se anunciará qué Clusters of Excellence fueron exitosos. Estos serán luego financiados, por un período inicial de siete años, a partir de 2019. Si se seleccionan al menos dos TUD-Clusters of Excellence, TUD será elegible para solicitar la segunda línea de financiamiento “Universidad de Excelencia”, para la cual la presentación de solicitudes está programada para mediados de diciembre de 2018. [4]
Programa y enfoque de investigación
Las nuevas tecnologías para el procesamiento electrónico de la información se inspiran en materiales innovadores como nanocables de silicio, nanotubos de carbono o polímeros o se basan en concepciones completamente nuevas como el chip químico o los métodos de fabricación de circuitos mediante estructuras autoensamblables como el ADN-Origami. La orquestación de estos nuevos dispositivos en sistemas de procesamiento de información heterogéneos con enfoque en su resiliencia y eficiencia energética también es parte del programa de investigación de cfaed. Además, los sistemas de comunicación biológica se analizan con el objetivo de utilizar inspiraciones de la naturaleza para los desafíos técnicos. La investigación está respaldada y fomentada estructuralmente por un liderazgo sólido, tres profesores estratégicos, un profesor de tema abierto, un edificio dedicado, el estatus de institución científica central y la integración en el concepto DRESDEN. [5]
Actualmente, un equipo de científicos de cfaed está involucrado en el desarrollo de la 'Quinta Generación' de comunicaciones móviles. Gracias a la latencia extremadamente baja, la seguridad masiva y la resistencia de la transmisión de datos, podrían ser posibles aplicaciones completamente nuevas. Algunos ejemplos son los sistemas cooperativos de coordinación del tráfico, la telecirugía asistida por robot o los métodos innovadores de aprendizaje electrónico. [6]
Para lograr sus objetivos, el Clúster integra activamente las ciencias naturales impulsadas por el descubrimiento y la ingeniería impulsada por la innovación. En un enfoque integral, la investigación abarca desde materiales hasta sistemas de procesamiento de información heterogéneos y viceversa. cfaed se refiere a sus áreas de investigación como "Rutas de investigación" para resaltar el carácter dinámico exploratorio en busca de avances. [7] Para maximizar el éxito y permitir una fertilización cruzada fructífera, el Clúster sigue un enfoque de "más tiros a la portería" mediante la búsqueda de múltiples rutas de investigación interconectadas que reflejan la distinguida competencia investigadora de la Technische Universität Dresden (TUD) y sus socios en cfaed. [8] La investigación de cfaed está organizada dentro de 9 rutas de investigación, agrupadas en las siguientes áreas: rutas inspiradas en materiales (ruta de nanocables de silicio, ruta de carbono, ruta de polímero / orgánico, ruta de circuitos ensamblados biomoleculares y ruta de procesamiento de información química (CIP)), Rutas orientadas al sistema (Ruta de orquestación, Ruta de resiliencia y DGF CRC 912) y una 'Ruta de descubrimiento' (Ruta del sistema biológico (Bio)). [9]
Caminos inspirados en materiales
Camino de nanocables de silicio
Líder de ruta: Prof. Dr.-Ing. Thomas Mikolajick; Co-líder del camino: Prof.Dr. Gianaurelio Cuniberti
Se está investigando el silicio por sus propiedades electrónicas muy beneficiosas y porque los nanocables de silicio se pueden configurar para cambiar los transistores entre los tipos p y n de forma dinámica. Se investiga el diseño de algoritmos informáticos novedosos y tolerantes a fallas que hacen uso de la multifuncionalidad de los transistores y se exploran los nanocables de silicio como una plataforma de sensores selectivos para biomoléculas. En 2015, se creó una plataforma de diagnóstico liviana y flexible que permite la entrega rentable de grandes volúmenes a instituciones médicas de todo el mundo.
Camino de carbono
Líder de ruta: Prof. Dr.-Ing. habil. Michael Schröter; Co-líder del camino: Prof. Dr. Habil. San Gotardo Seifert
Se están investigando nanotubos de carbono (CNT) para su uso en electrónica para sistemas de comunicación inalámbrica. El énfasis principal se pone en la comprensión teórica profunda, así como en la fabricación a escala de obleas de la electrónica basada en CNT. Muy recientemente se ha mostrado la primera operación en el régimen de GHz específico de la aplicación.
Ruta de polímero / orgánico
Líder de ruta: Prof. Dr. Stefan Mannsfeld; Co-líder del camino: Dr. habil. Francesca Moresco
El objetivo de la Ruta Orgánica y de los Polímeros es superar algunas de las principales limitaciones de los materiales y dispositivos orgánicos y, por lo tanto, identificar la ruta hacia nuevos sistemas orgánicos de procesamiento de información. Los aspectos más destacados de la investigación incluyen artículos sobre el transporte controlado de átomos individuales mediante una nanoestructura molecular impulsada electrónicamente, un nuevo concepto de transistores orgánicos con capas dopadas y transistores de base permeables orgánicos verticales.
Ruta de circuitos ensamblados biomoleculares (BAC)
Líder de ruta: Prof. Dr. Stefan Diez; Co-líder del camino: Prof. Dr.-Ing. habil Michael Mertig
Las nanoestructuras hechas de ADN permiten organizar materiales funcionales de una manera escalable para crear dispositivos electrónicos, optoelectrónicos y nanofotónicos autoensamblados que complementan las tecnologías establecidas basadas en silicio. Los logros recientes incluyen la colocación con precisión nanométrica de nanopartículas metálicas para antenas y guías de ondas fotónicas, así como el crecimiento controlado de nanocables metálicos en moldes de ADN.
Ruta de procesamiento de información química (CIP)
Líder de ruta: Prof. Dr.-Ing. Andreas Richter; Co-líder del camino: Prof. Dr. habil. Brigitte Voit
El enfoque no convencional sienta las bases de la microfluídica basada en transistores para procesar productos químicos como portadores de información. Para alcanzar este objetivo en un futuro próximo, se han desarrollado dos tipos básicos de transistores quimofluídicos. La investigación actual se centra en una biblioteca de tecnología básica de circuitos. Hasta ahora, se demuestran osciladores quimofluídicos y puertas lógicas.
Rutas orientadas al sistema
Ruta de orquestación
Líder de ruta: Prof. Dr.-Ing. Jerónimo Castrillón; Co-líder del camino: Prof. Dr.-Ing. habil. Jochen Fröhlich
Esta ruta prepara la implementación rápida y eficiente de sistemas heterogéneos al abordar las inflexibilidades de adaptación de los diseños actuales de hardware y software. El objetivo es la adaptación automática de las aplicaciones y el software de los sistemas subyacentes a los nuevos sistemas CMOS heterogéneos y CMOS aumentados. Se han logrado logros recientes en todas las capas de la pila, desde la capa de hardware hasta la capa de aplicación.
Camino de la resiliencia
Líder de ruta: Prof. Dr.-Ing. Thorsten Strufe; Co-líder del camino: Prof. Dr.-Ing. Frank HP Fitzek
El objetivo de esta ruta es lograr la resiliencia de los sistemas en red, centrándose en mecanismos de resiliencia flexibles, específicos de la aplicación y adaptables. Se está investigando un procesamiento de información confiable con componentes ajustables y no confiables, teniendo en cuenta la heterogeneidad proyectada de los sistemas futuros y las características de falla de las nuevas tecnologías inspiradas en materiales. Los principales logros se reflejan en un elevado número de publicaciones en conferencias de primer nivel (por ejemplo, INFOCOM, NSDI, ICDCS) y premios al mejor artículo (por ejemplo, DSN, USENIX, ACM hat).
DFG CRC 912 "HAEC - Computación altamente adaptable y energéticamente eficiente"
Ponente: Prof. Dr.-Ing. Dr. hc Gerhard Fettweis
HAEC tiene como objetivo permitir que las soluciones de sistemas de hardware / software integrados para aplicaciones distribuidas en red se optimicen para lograr una alta adaptabilidad y eficiencia energética durante el diseño y la implementación, sin comprometer el rendimiento. Durante la Fase I (años 1-4), se han desarrollado demostradores de tecnología única para ilustrar y verificar los resultados de investigación obtenidos. Se concedió una segunda fase de financiación hasta 2019.
Ruta de descubrimiento
Ruta del sistema biológico (Bio)
Líder de ruta: Prof. Dr. Marino Zerial; Co-líder del camino: Prof.Dr. Ivo F. Sbalzarini
Este Camino estudia el comportamiento emergente y el procesamiento de la información en sistemas biológicos e identifica los principios que subyacen a la función biológica y que podrían ser beneficiosos para aplicaciones de ingeniería. Los logros iniciales del Camino son: (I) Una comprensión fundamental de cómo las células sincronizan sus relojes químicos internos a través de las líneas de comunicación con un retraso de tiempo que excede el período de oscilación del reloj. (II) Una categorización y comprensión de cómo la naturaleza aborda problemas complejos de optimización de alta dimensión. (III) Una comprensión básica de cómo las células toman decisiones frente al ruido y la incertidumbre. [10]
Logros seleccionados
- Sensores de nanocables: plataforma de diagnóstico liviana y flexible de alto rendimiento ( DOI: 10.1002 / adhm.201570057 )
- Primeros transistores universales del mundo ( DOI: 10.1002 / adhm.20150012 )
- Superredes de nanomembranas híbridas para aplicaciones termoeléctricas ( DOI: 10.1021 / nl404827j )
- De la física de transistores a las aplicaciones del mundo real: un enfoque de múltiples escalas (DOI: 10.1007 / s10825-014-0588-6 ; 10.1109 / TNANO.2015.2397696 )
- Desarrollo de tecnología para transistores de nanotubos de carbono de alta frecuencia analógicos
- Clasificación CNT: Enriquecimiento semiconductor de sc-SWCNT ( DOI: 10.1002 / pssa.201431771 )
- Transistor de efecto de campo de inversión orgánica ( DOI: 10.1038 / ncomms3775 )
- Transistor de base permeable orgánica (OPBT) (DOI: 10.1002 / adma.201502788 ; 10.1063 / 1.4927478 )
- Electrónica polimérica: Oscilador de anillo totalmente polimérico totalmente impreso
- Primera computadora paralela del mundo basada en motores biomoleculares ( DOI: 10.1073 / pnas.1510825113 )
- Caracterización de alta frecuencia de estructuras de ADN ( DOI: 10.1109 / MMS.2015.7375461 )
- Hacia nanodispositivos electrónicos mediante la disposición de polímeros conjugados en origami de ADN ( DOI: 10.1002 / pssa.201431931 )
- Hacia guías de ondas plasmónicas basadas en ADN ( DOI: 10.1021 / acs.nanolett.6b00381 )
- Circuitos de lógica química ( DOI: 10.1021 / acs.jcim.5b00324 )
- Circuitos integrados microquímicos de fluidos que procesan información química ( DOI: 10.1039 / C2LC40617A )
- Sistema basado en microkernel para muchos núcleos heterogéneos ( DOI: 10.1145 / 2872362.2872371 )
- Nivel NoC: Transceptor de potencia ultrabaja ( DOI: 10.1109 / JSSC.2014.2381537 )
- La plataforma Tomahawk: un sistema en chip de multiprocesador heterogéneo (MPSoC) ´ (DOI: 10.1109 / ISSCC.2014.6757394 ; 10.1145 / 2517087 )
- Codificación delta: procesamiento codificado práctico ( DOI: 10.1109 / SRDS.2014.62 )
- Sistemas de software resistentes (DOI: 10.1145 / 2901318.2901339 ; 10.1145 / 2872427.2883026 )
- Tasa máxima de comunicación confiable en canales de radio móvil ( DOI: 10.1109 / TIT.2014.2339820 )
- Sincronización autoorganizada inducida por retraso en redes electrónicas (DOI: 10.1088 / 1367-2630 / 16/11/113009 ; 10.1109 / ICC.2015.7248572 )
- Heteroestructuras orgánico-inorgánicas con propiedades electrónicas programables (DOI: 10.1038 / ncomms14767 )
- Micelización de copolímeros en bloque como estrategia de protección para origami de ADN (DOI: 10.1002 / anie.201608873 )
- Imágenes de la estructura electrónica del hexaceno generado en la superficie (DOI: 10.1039 / C6CC09327B )
- Colas de absorción del donante: las mezclas C60 proporcionan información sobre los procesos de transferencia de carga activados térmicamente y la relajación del polarón (DOI: 10.1021 / jacs.6b12857 )
- Habilitación de la eficiencia energética y el control de polaridad en transistores de nanocables de germanio mediante nanouniones con compuerta individual (DOI: 10.1021 / acsnano.6b07531 )
- Respuesta de carga del latido flagelar (DOI: 10.1103 / PhysRevLett.117.258101 )
Referencias
- ^ folleto cfaed, p.9 (PDF: 17,6 MB)
- ^ Comunicado de prensa de SIB - Staatsbetrieb Sächsisches Immobilien- und Baumanagement (PDF: 101 KB)
- ^ "TU Dresden es excelente: puntuaciones de TUD en todas las líneas de financiación de la iniciativa de excelencia alemana" . TU Dresden (en alemán) . Consultado el 11 de abril de 2017 .
- ^ "Ocho borradores de propuestas para clústeres de excelencia de TUD están en camino a Bonn" . TU Dresden (en alemán) . Consultado el 13 de abril de 2017 .
- ^ Propuesta inicial para un grupo de excelencia "Centro para el avance de la electrónica de Dresde" (CfAED), p.1.
- ^ "Estado de excelencia de dos años" . TU Dresden (en alemán) . Consultado el 13 de abril de 2017 .
- ^ Propuesta inicial para un grupo de excelencia "Centro para el avance de la electrónica de Dresde" (CfAED), p.5.
- ^ Informe provisional, p.10 (PDF: 27,8 MB)
- ^ "Hechos breves - cfaed" . cfaed.tu-dresden.de . Consultado el 11 de abril de 2017 .
- ^ Informe provisional, p.10 (PDF: 27,8 MB)
enlaces externos
- Página de inicio del Cluster
- cfaed en el sitio web de DFG