Da die Erstellung und Speicherung von Daten im Zeitalter der KI immer schneller voranschreitet, stoßen magnetische Speichermedien wie Bandlaufwerke und Festplatten unweigerlich an ihre Grenzen hinsichtlich Speicherdichte, Nachhaltigkeit, Kosten und langfristiger Zuverlässigkeit. Die DNA-Datenspeicherung komprimiert riesige Datenmengen auf winziges Volumen und gewährleistet gleichzeitig eine extrem lange Haltbarkeit bei minimalem Energie- und Wartungsaufwand.
DNA, das dichteste und beständigste Informationsspeichermedium der Natur, hat die Evolution des Lebens über Milliarden von Jahren in seinem biochemischen Vierbuchstaben-Code bewahrt. Ein Gramm DNA kann potenziell bis zu Hunderte Petabyte an digitalen Daten kodieren und damit dramatische Verbesserungen hinsichtlich Platzbedarf und Energieverbrauch erzielen, die mit magnetischen Speichermedien unmöglich sind. Während magnetische Medien aufgrund ihrer Alterserscheinungen eine Datenmigration erfordern – das Überschreiben auf neue Bänder und Festplatten –, bleibt DNA bei sachgemäßer Einkapselung über Jahrtausende hinweg stabil, sodass gespeicherte Daten niemals migriert werden müssen.
DNA & Silizium: Hunderte Gigabyte an Daten in einem einzigen Synthesezyklus
Um die Vision von Atlas zu verwirklichen, hat Imec eine maßgeschneiderte, außergewöhnlich dichte Anordnung von elektrochemischen Zellen im Nanomaßstab auf einem von Atlas entwickelten Steuerungs-CMOS-ASIC mitentwickelt und monolithisch hergestellt. Der integrierte Chip koordiniert und steuert Millionen einzelner Syntheseorte.
„Um die Speicherung digitaler Daten auf DNA-Basis rentabel zu machen, muss der Synthesedurchsatz gegenüber dem heutigen Ansatz um mehrere Größenordnungen gesteigert werden“, erklärt Siraj Nour ElAhmadi, Chief Operating Officer von Atlas. „Um diese Herausforderung zu meistern, haben wir unsere Lösung auf Silizium basiert und dabei die Vorteile der CMOS-Technologie für die hochskalige Integration genutzt. Unsere Zusammenarbeit mit Imec war entscheidend für den Aufbau der Nanobauteile-Schicht auf unserem CMOS-ASIC. Die 300-mm-Siliziumplattform von Imec ist der entscheidende Faktor, um den erforderlichen Durchsatz und die erforderliche Skalierbarkeit zu erreichen.“
„Eine der Herausforderungen bestand darin, die platinbasierten Bauelemente in sehr kleinen Dimensionen zu ätzen“ erläutert Simone Severi, Vizepräsident für Forschung und Entwicklung bei Imec. „Eine weitere kritische Aufgabe war die Minimierung der Leckströme zwischen benachbarten Bauelementen bei diesen extrem kleinen Abmessungen. Unser Forschungs- und Entwicklungsteam entwickelte einen maßgeschneiderten Prozessablauf, um die elektrische Isolierung und einen stabilen Betrieb über das gesamte dicht gepackte Array hinweg zu gewährleisten – eine wichtige Voraussetzung für eine zuverlässige Synthese in großem Maßstab.“
IC-Link von Imec verwaltet die Lieferkette für die Beschaffung von Atlas-Sonderwafern zur weiteren Nachbearbeitung in der Fertigungslinie von Imec.
Mit steigender Nachfrage nach Speicherplatz wächst auch der Bedarf an nachhaltigen Speicherlösungen mit hoher Speicherdichte. Die Partnerschaft zwischen Imec und Atlas zeigt, wie die Konvergenz von Biowissenschaften und Halbleitertechnik völlig neue Möglichkeiten für die Speicherung, Erfassung und Verarbeitung von Daten eröffnen kann.
Forschungs- und Investitionspartnerschaft
Über die technische Zusammenarbeit hinaus gehen Imec und Atlas Data Storage eine umfassendere strategische Partnerschaft ein, in deren Rahmen Imec Anteilseigner von Atlas Data Storage wird. Dieser Ansatz ist Teil der Venture-Strategie von Imec, bei der ausgewählte Unternehmen von denselben Unterstützungsleistungen und strategischen Ausrichtungen profitieren wie die eigenen Spin-offs von Imec. „Mit diesem Ansatz wird Imec zu einem direkten Investor in Atlas Data Storage“, erklärt Olivier Rousseaux, Direktor für Venture Development bei Imec. „Wie andere Unternehmen im Venture-Portfolio von Imec wird auch Atlas von modernster F&E und Nanofabrikationsprozessen sowie praktischer Unternehmensunterstützung profitieren und dabei das einzigartige Ökosystem von Partnern, Investoren und Risikokapitalfonds von Imec nutzen können.“
