{"id":117163,"date":"2025-09-22T09:01:15","date_gmt":"2025-09-22T07:01:15","guid":{"rendered":"https:\/\/startupvalley.news\/de\/?p=117163"},"modified":"2026-10-21T17:11:36","modified_gmt":"2026-10-21T15:11:36","slug":"techifab-memristor-chip-energieeffizienz-fuer-die-ki-zukunft","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/startupvalley.news\/de\/techifab-memristor-chip-energieeffizienz-fuer-die-ki-zukunft\/","title":{"rendered":"Steht die Zukunft der Computerchips kurz vor einem Wandel?"},"content":{"rendered":"\n

TECHiFAB entwickelt neuromorphe Hardware auf Basis von Memristoren und arbeitet an energieeffizienten Chips f\u00fcr die Computertechnologien der Zukunft.<\/h2>\n\n\n\n

Wie ist TECHiFAB entstanden und welche Geschichte steckt hinter dem Gr\u00fcndungsteam?<\/h3>\n\n\n\n

Zufall. Wie bei vielen gro\u00dfen Erfindungen wie Penicillin, R\u00f6ntgenstrahlen oder Insulin spielte auch bei TECHiFAB der Zufall anfangs eine entscheidende Rolle. Bei Materialexperimenten in meinem Labor am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf entdeckte ich bei einer \u201efalsch\u201c prozessierten Probe ein charakteristisches Leitf\u00e4higkeitsverhalten und erinnerte mich dadurch an ein Postulat aus der Elektrotechnik aus den 1970er Jahren: Theoretisch muss es m\u00f6glich sein, dass ein passives Bauelement einen elektrischen Widerstand aufweist, dessen Wert von seiner Vorgeschichte, also den elektrischen Signalen der Vergangenheit, abh\u00e4ngt \u2013 ein sogenannter Memristor.<\/p>\n\n\n\n

Wenn sich dieser Widerstand analog beeinflussen l\u00e4sst, also jeden beliebigen Wert zwischen einem Minimal- und einem Maximalwert annehmen kann, dann ist eine grunds\u00e4tzliche M\u00f6glichkeit gegeben, dass ein derartiger Memristor Zahlenwerte speichern und diese direkt f\u00fcr Rechenoperationen nutzen kann.<\/p>\n\n\n\n

Anschlie\u00dfend forschten mein Team und ich rund zehn Jahre weiter an dieser Materialkombination, bis der bei Helmholtz f\u00fcr Technologietransfer verantwortliche Innovationsmanager Stephan Kr\u00fcger die potenzielle wirtschaftliche Tragweite dieser Entdeckung identifizierte. Zusammen gr\u00fcndeten wir im Jahr 2021 die TECHiFAB GmbH, um unsere Memristor-Technologie in Richtung Marktreife und Massenfertigung zu entwickeln.<\/p>\n\n\n\n

Die Materialklasse der TECHiFAB \u2013 Bismut-Eisen-Oxid (BFO) \u2013 bildet heute die Basis der TiF-Plattformtechnologie, aus der rekonfigurierbare, analoge Halbleiterbauelemente f\u00fcr neuromorphe Computer und f\u00fcr Edge-KI-Beschleuniger-Hardware entwickelt werden.<\/p>\n\n\n\n

Was war der ausschlaggebende Moment, ein Unternehmen f\u00fcr neuromorphe Hardware zu gr\u00fcnden?<\/h3>\n\n\n\n

Der erste Impuls war die Erkenntnis, dass herk\u00f6mmliche digitale Chip-Architekturen technologisch und physikalisch an ihre Grenzen sto\u00dfen. Die Rechengeschwindigkeit l\u00e4sst sich bei diesen Chips schlicht nicht beliebig skalieren, w\u00e4hrend der Energieverbrauch bei hohen Geschwindigkeiten extrem zunimmt.<\/p>\n\n\n\n

Gerade bei dem rapiden Wachstum von KI-Anwendungen steigt jedoch der Bedarf an Rechenleistung exponentiell, und ein Ende ist noch gar nicht abzusehen. Gro\u00dfe Techkonzerne siedeln sich mittlerweile gezielt nahe an Kraftwerken an oder errichten eine eigene Energieinfrastruktur, teilweise inklusive der Wiederinbetriebnahme alter Atommeiler, um den enormen Strombedarf zu decken.<\/p>\n\n\n\n

Kleine Optimierungen innerhalb bestehender Chip-Technologie k\u00f6nnen die KI-Revolution nicht bew\u00e4ltigen \u2013 es braucht jetzt gro\u00dfe Ideen! Die TiF-Memristoren er\u00f6ffnen v\u00f6llig neue M\u00f6glichkeiten: Sie verarbeiten Informationen direkt dort, wo sie entstehen, und umgehen so energie- und zeitintensive Zwischenschritte. Unsere Chip-Prototypen konnten belegen, dass wir Informationen am selben Ort gleichzeitig verarbeiten und speichern k\u00f6nnen \u2013 ganz so wie im menschlichen Gehirn. Wir sprechen von einer Energieeinsparung von rund 90 Prozent bei hundertfacher Rechenleistung. Jetzt kommt der Sprung von der erfolgreichen Entwicklung in die industrielle Fertigung.<\/p>\n\n\n\n

Der zweite Impuls war die Erkenntnis, dass staatliche Forschungsinstitute neue Technologien eine Zeit lang umfassend begleiten und unterst\u00fctzen k\u00f6nnen, die weitere wirtschaftliche Entwicklung jedoch au\u00dferhalb dieser Institute, die ihre Regeln haben, geschehen muss.<\/p>\n\n\n\n

Und der dritte Impuls schlie\u00dflich war die sich abzeichnende Unterst\u00fctzung durch die \u201edeutsche\u201c DARPA, durch die SPRIND, die uns ermutigte, selbst Verantwortung zu \u00fcbernehmen.<\/p>\n\n\n\n

Welche Vision verfolgt TECHiFAB mit der Entwicklung der TiF-Halbleiter-Plattform?<\/h3>\n\n\n\n

Wir wollen in absehbarer Zeit basierend auf der TiF-Plattform-Technologie neuartige analoge Bauelemente als wesentliche Bausteine f\u00fcr neuromorphe Computer und f\u00fcr Edge-KI-Beschleuniger-Hardware entwickeln. Daf\u00fcr peilen wir Zwischenschritte an, die uns St\u00fcck f\u00fcr St\u00fcck in diese Richtung bringen: Bereits heute k\u00f6nnen wir TiF-Memristoren in sogenannten Crossbar-Strukturen realisieren. Bis 2026 wird ein erster monolithisch eingebetteter Chip mit TiF-Memristor-Crossbar-Strukturen f\u00fcr Industriekunden zum Testen zur Verf\u00fcgung stehen, 2027 wird er marktreif sein. Parallel dazu arbeiten wir an TiF-Bauelementen f\u00fcr die Edge-KI-Beschleuniger-Hardware in komplexen neuronalen Netzen.<\/p>\n\n\n\n

Unsere Vision besteht ganz klar darin, die Zukunft der Computertechnologien mit einem extrem sparsamen Energieeinsatz ma\u00dfgeblich mitzugestalten und in naher Zukunft komplexe Memristor-Crossbar-Strukturen f\u00fcr Inferenz und Training zur Verf\u00fcgung zu stellen.<\/p>\n\n\n\n

F\u00fcr welche Anwendungen und Branchen ist eure Technologie besonders relevant?<\/h3>\n\n\n\n

F\u00fcr alle Branchen, in denen sehr viel gerechnet werden muss. Die St\u00e4rken unserer Plattform sind die sogenannten \u201eCrossbar-Strukturen“, die alle Standards im Chipdesign <\/a>ber\u00fccksichtigen und mit unserer hohen Leistungsst\u00e4rke kombinieren. Damit ist unsere Plattform einfach in bestehende IT-Umgebungen zu integrieren. Memristor-Crossbar-Strukturen sind dann f\u00fcr Chips in verschiedenen Anwendungsszenarien verf\u00fcgbar.<\/p>\n\n\n\n

Bis wir die Bauelemente soweit designt haben, dass sie in gro\u00dfen Rechenzentren zum Einsatz kommen, spielen wir einen weiteren Trumpf aus: Die energiearme Verarbeitung gro\u00dfer Datenmengen direkt an der Edge, also dem Ort ihres Entstehens.<\/p>\n\n\n\n

Das ist \u00e4u\u00dferst relevant f\u00fcr Wearable KI-Ger\u00e4te, die in den n\u00e4chsten Jahren massiv auf den Markt kommen werden. Auch Robotics ist ein Einsatzgebiet, in dem die sensornahe Datenverarbeitung sehr, sehr sinnvoll ist.<\/p>\n\n\n\n

Wie gelingt es euch, komplexe Deep-Tech-Innovationen f\u00fcr industrielle Kunden greifbar und nutzbar zu machen?<\/h3>\n\n\n\n

Unser Team ist eine Mischung aus renommierten Wissenschaftlern, sehr erfahrenen Experten aus der Halbleiterindustrie sowie vorausschauenden Markt-Kennern. Wir denken nicht nur in Bauelementen f\u00fcr Chips, sondern aus der Anwendung heraus. Unser Ziel ist es, den Nutzen unserer Technologie praxisnah zu vermitteln. Durch eine enge Zusammenarbeit mit Industriepartnern weltweit und durch die vielf\u00e4ltige Erfahrung im Team k\u00f6nnen wir die zuk\u00fcnftigen Marktanforderungen gut absch\u00e4tzen. Besonders deutlich werden die Vorteile unserer neuromorphen Systeme, wenn wir die aktuellen Probleme klassischer IT-Infrastrukturen bei Edge-KI-Anwendungen betrachten. Diesen Mehrwert k\u00f6nnen wir nicht nur erkl\u00e4ren, sondern durch unsere Pilotprojekte praktisch demonstrieren.<\/p>\n\n\n\n

Was unterscheidet TECHiFAB grundlegend von klassischen Chip- oder Edge-Computing-Anbietern?<\/h3>\n\n\n\n

Der gr\u00f6\u00dfte Unterschied liegt in der Crossbar-Architektur verbunden mit dem Minimal- und Maximalwert des analog rekonfigurierbaren Widerstandes der TiF-Memristoren. Wir verlassen die klassische Von-Neumann-Struktur und setzen auf eine neuromorphe Architektur auf Basis rekonfigurierbarer Memristoren. Das permanente Hin- und Herbewegen von Daten zwischen Speicher und Prozessor entf\u00e4llt \u2013 also der Flaschenhals, der bei herk\u00f6mmlichen Chips extrem viel Zeit und Energie kostet und den die TiF-Technologie ersetzt. Durch die Materialeigenschaften unserer Plattform k\u00f6nnen Daten direkt dort verarbeitet werden, wo sie entstehen, n\u00e4mlich in der Hardware selbst. Der rekonfigurierbare Widerstandsbereich gestattet die Realisierung von Crossbar-Architekturen mit mehr als 1000 TiF-Memristoren. Die TiF-Memristoren k\u00f6nnen nicht nur analoge Signale verarbeiten, sondern auch digitale (0 und 1) sowie alle Zwischenstufen. Das f\u00fchrt zu enormen Effizienzgewinnen: Im Vergleich zu aktuell am Markt verf\u00fcgbaren 5-nm-CMOS-Chips bedeutet das eine bis zu 400-mal h\u00f6here Rechenleistung und sechsfach h\u00f6here Speicherdichte. Dabei sinkt der Energieverbrauch um \u00fcber 90 %.<\/p>\n\n\n\n

Mit welchen Herausforderungen seid ihr in der Entwicklung oder Skalierung eurer Technologie konfrontiert?<\/h3>\n\n\n\n

Unsere Herausforderungen liegen nicht nur in der Technologie selbst, sondern in der gesamten Wertsch\u00f6pfungskette. Neuromorphe Hardware muss mit den Standards und Prozessen etablierter Fertigungstechnologien kompatibel sein, damit sie sp\u00e4ter f\u00fcr den Massenmarkt zur Verf\u00fcgung steht. Also m\u00fcssen wir nicht nur unsere eigenen Innovationen optimieren, sondern auch die \u201ealte Chip-Welt\u201c weiter mitdenken.<\/p>\n\n\n\n

Beim Skalieren spielt f\u00fcr uns die Fertigungsumgebung eine zentrale Rolle. Damit wir nicht jeden Chip mit hohem manuellen Aufwand fertigen m\u00fcssen, haben wir mit Unterst\u00fctzung der Bundesagentur f\u00fcr Sprunginnovation Deutschland (SPRIND) in eine eigene Reinraumproduktion investiert, die wir schrittweise ausbauen. Das erm\u00f6glicht f\u00fcr die nahe Zukunft schnelles Feedback, schlankes Lernen bei der Prozessgestaltung und Unabh\u00e4ngigkeit.<\/p>\n\n\n\n

Welche Rolle spielen Partnerschaften und F\u00f6rderungen wie durch SPRIND f\u00fcr eure Entwicklung?<\/h3>\n\n\n\n

SPRIND ist f\u00fcr uns essenziell! Wir sind ja kein typisches Start-up, das eine tolle Idee hat, dann gebootstrapped ein paar Monate Code programmiert, und fertig ist das Minimal Viable Product. F\u00fcr DeepTech-Hardware brauchen wir modernste eingerichtete Labore, Messger\u00e4te auf Weltniveau, eine Fertigungsstra\u00dfe f\u00fcr die Wafer-Produktion und zahlreiche auf dem Markt extrem gesuchte Halbleiter-Experten. Ohne die Finanzierung, aber auch ohne das Know-how von SPRIND st\u00fcnden wir noch ganz am Anfang. Wir leben einen sehr intensiven und positiven Austausch.<\/p>\n\n\n\n

Au\u00dferdem hilft uns die Vernetzung im Silicon Saxony signifikant weiter. Man merkt ganz deutlich, dass ein gigantisches Halbleiter-Cluster um uns herum existiert. Seien es Privatfirmen wie Infineon, Jenoptik, GlobalFoundries, Bosch und TSMC oder die \u00f6ffentlichen Institute wie Helmholtz, Leibniz, Fraunhofer, Max Planck, die TU Dresden, die HTW und alle anderen im Umkreis \u2013 wir erleben sehr oft gro\u00dfe Bereicherungen und Unterst\u00fctzung in unserem Umkreis.<\/p>\n\n\n\n

Wohin soll sich TECHiFAB in den kommenden Jahren entwickeln \u2013 technologisch wie auch unternehmerisch?<\/h3>\n\n\n\n

Technologisch arbeiten wir darauf hin, so schnell wie m\u00f6glich KI-ready zu sein. Also die TiF-Plattform so auszubauen, dass gro\u00dfe KI-Rechenzentren um die Technologie der TECHiFAB nicht herumkommen.<\/p>\n\n\n\n

Als Unternehmen m\u00f6chten wir auch noch in vielen Jahren am Standort Dresden pr\u00e4sent sein. Hier haben wir unsere ersten Schritte gemacht, hier finden wir ideale Voraussetzungen. Die Chipfertigung wird in weiten Teilen durch Lizenznehmer erfolgen. Langfristig wird auch eine eigene TECHiFAB-Fabrik m\u00f6glich sein, wenn die Rahmenbedingungen stimmen.\u2013 Wir wollen hier ein funktionierendes, lukratives Business aufbauen und der global bedeutendste Provider f\u00fcr Edge-KI-Hardware mit Memristor-Crossbar-Strukturen werden.<\/p>\n\n\n\n

Gab es einen Moment, der euch besonders stolz gemacht hat?<\/h3>\n\n\n\n

R\u00fcckblickend bin ich auf zwei Momente besonders stolz. Der erste betrifft mich als Wissenschaftlerin, als klar wurde, dass wir tats\u00e4chlich eine weltweit einmalige Materialkombination f\u00fcr Memristoren gefunden hatten. Der zweite Moment folgte als Gr\u00fcnderin \u2013 als TECHiFAB von der SPRIND-Agentur als besonders f\u00f6rderungsw\u00fcrdiges DeepTech-Start-up eingestuft wurde.<\/p>\n\n\n\n

Was w\u00fcrdet ihr r\u00fcckblickend beim Gr\u00fcnden anders machen?<\/h3>\n\n\n\n

Gar nicht so viel. Erstaunlicherweise haben mich das st\u00e4ndige Pitchen um Projektf\u00f6rdermittel, die Pr\u00e4sentation von Forschungsergebnissen, die Know-how-Vermittlung an Nachwuchskr\u00e4fte und das F\u00fchren von Forschungs-Teams ziemlich gut auf das Zweitleben als Gr\u00fcnderin vorbereitet. Dennoch w\u00fcrde ich mich fr\u00fcher um ein begleitendes Business Coaching k\u00fcmmern. Bei Themen wie Finanzen, \u00d6ffentlichkeitsarbeit und Networking ticken Start-ups dann doch anders als Forschungseinrichtungen. Auch empfehle ich einen pers\u00f6nlichen Mentor, der selbst gegr\u00fcndet hat und die Fallstricke bei Recht, Patenten, Verwertung und Verhandlungen kennt. Das ist tiefes Wasser. Sucht Euch jemanden!<\/p>\n\n\n\n

Welche drei Tipps m\u00f6chtet ihr anderen Deep-Tech-Gr\u00fcnderinnen und -Gr\u00fcndern mit auf den Weg geben?<\/h3>\n\n\n\n

Da fallen mir tats\u00e4chlich einige ein! In dieser Reihenfolge: Wenn Ihr eine valide Business-Idee habt, dann versucht es einfach! Bei DeepTech sind die H\u00fcrden zwar hoch, aber das Umfeld ist extrem spannend und man kann gerade in diesem Bereich wirklich Neues schaffen. Geht raus und bildet Netzwerke! Dann findet ihr immer jemanden, der unterst\u00fctzen, sparren oder mit Kontakten helfen kann. Delegiert fr\u00fch und viel! DeepTech-Experten sollten sich auf die Entwicklung des Kernprodukts fokussieren \u2013 anderes k\u00f6nnen andere besser.<\/p>\n\n\n\n

Bild Heidi und Stephan Kr\u00fcger<\/a> @TECHiFAB<\/p>\n\n\n\n

Wir bedanken uns bei Heidi Kr\u00fcger f\u00fcr das Interview<\/p>\n\n\n\n

Aussagen des Autors und des Interviewpartners geben nicht unbedingt die Meinung der Redaktion und des Verlags wieder.<\/p>\n\n\n\n