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Anti-Aging für Chips

04.06.2013
Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Forschungsprojekt „ROBUST“ (Entwurf robuster nanoelektronischer Systeme) ist erfolgreich abgeschlossen. Seine Ergebnisse dienen dazu, auch bei künftigen Generationen integrierter Schaltungen (Chips) die notwendige Robustheit trotz höherer Komplexität sicherzustellen.
„Dank der weiter fortschreitenden Integration werden die Chips erfreulicherweise immer leistungsfähiger und können immer komplexere Aufgaben bewältigen. Aber die damit einhergehende Verkleinerung der Strukturen führt zu einer stark zunehmenden Empfindlichkeit für Störungen und immer deutlicheren Alterungsprozessen. Um dem entgegenzuwirken, hat das Projekt ROBUST ein Maß zur Bewertung der Robustheit von Chips entwickelt und darüber hinaus Anti-Aging-Lösungen für künftige Chips erforscht“, erklärt Dr. Dieter Treytnar, Projektmanager beim edacentrum.

Schon heute durchdringen elektronische Systeme zunehmend unser tägliches Leben: Smartphones, eBikes oder Notebooks sind aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. Und sie können sogar lebensrettend sein, zum Beispiel in Herzschrittmachern oder Diagnosesystemen. In Fahrerassistenzsystemen warnen sie den Fahrer frühzeitig vor Gefahren, zum Beispiel beim Spurwechsel. Dafür sind komplexe Chips nötig.

In den nächsten Jahren wird sich die Anzahl der Transistoren auf einem Chip weiter vervielfachen: Bereits für das Jahr 2015 rechnet man mit 1 Milliarde Transistoren auf einer Fläche von weniger als 1 Quadratmillimeter. Die Wahrscheinlichkeit, dass einer der Transistoren im Laufe seines Lebens versagt, nimmt damit zu. Dies wird zusätzlich dadurch verstärkt, dass bei so kleinen Strukturen die Alterungsprozesse immer deutlicher auftreten werden. Deshalb ist es wichtig, frühzeitig neue Methoden zu erforschen, um diesen absehbaren Schwierigkeiten wirksam zu begegnen.

Beherrschung der Robustheit von Chips oder wie robust ist „robust“?
Erstes Ziel des Projekts ROBUST war es deshalb, eine eindeutige Definition von „Robustheit“ zu entwickeln, und daraus eine Maßzahl, das Robustheitsmaß, abzuleiten. Als Robustheit eines elektronischen Systems kann gelten, wie lange es starken Belastungen und Störungen wie mechanischen Beanspruchungen, Temperatureinflüssen, Elektromigration, etc. widerstehen kann. Das Robustheitsmaß erlaubt die systematische Bestimmung und Verbesserung der Robustheit nanoelektronischer Systeme. Das sind Chip-Systeme, die viele elektronische Funktionen in einem Chip (System-on-Chip, SoC) beherbergen.

Anti-Aging für Chips
Foto: Infineon

Der Alterungsverlauf im Chip hängt von den Einsatzverhältnissen ab. Weiteres Projektziel war es deshalb, diese Robustheitsbewertung auf den Alterungsprozess von Chips anzuwenden und Alterungsvorhersagen für ein angenommenes Einsatzszenario zu ermöglichen: Beispielsweise berechnet ein Chip in einem Fahrerassistenz-System den Algorithmus während eines gefahrenen Kilometers an die drei Millionen Mal. „Mit dem entwickelten Robustheitsmaß wird es künftig möglich sein, auf Basis genauer Kenntnis der Einsatzverhältnisse und Alterungsprozesse sowohl den Chip als auch ein gesamtes System ausreichend robust auszulegen“, erläutert Dr. Peter van Staa, Vice President und zuständig für die Designtechnologien im Bosch-Halbleiterbereich.

ROBUST – Ein Clusterforschungsprojekt
Das Projekt ROBUST gehört zur Kategorie der Clusterforschungsprojekte. Darin werden für grundlegende Forschungsthemen von industrieller Relevanz die Kompetenzen mehrerer akademischer Partner gebündelt. „Clusterforschungsprojekte sind ein vorbildliches Beispiel für das gemeinsame erfolgreiche Vorgehen von BMBF, Industrie und akademischer Forschung, um Forschung, Lehre und Wirtschaft rechtzeitig auf künftige Herausforderungen vorzubereiten. ROBUST leistet einen wertvollen Beitrag, durch robuste Elektronik neue, zuverlässige Anwendungen zu ermöglichen“, sagt Hartmut Hiller, Vice President Design Enabling & Services bei Infineon Technologies.

An dem Forschungsprojekt ROBUST nahmen Institute, Universitäten und Industriepartner teil. So waren die zwei Forschungsinstitute OFFIS Oldenburg und FZI Karlsruhe sowie die Technische Universität München, die Universität Stuttgart, die Leibniz Universität Hannover und die Universität Frankfurt beteiligt. Koordiniert wurde das Forschungsprojekt durch das edacentrum, das außerdem zum reibungslosen Know-how-Transfer zwischen den Forschungspartnern beigetragen hat. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hat das dreijährige Forschungsprojekt (Förderkennzeichen: 16M3087) mit etwa 1 Mio. Euro gefördert. Das BMBF fördert die Erforschung und Entwicklung zukunftsträchtiger neuer Technologien, um so die Grundlagen für die künftige Wettbewerbsfähigkeit zu schaffen. Weitere finanzielle und technische Unterstützung leisteten die Industriepartner, allen voran der Chiphersteller Infineon Technologies und der Automobilzulieferer Bosch. Mit dem Forschungsprojekt ROBUST wurden neue, grundlegende Entwurfstechniken erforscht. Diese sollen nach Übernahme in die Industrie in fünf bis zehn Jahren die Herstellung von noch leistungsfähigeren Systemen bei höchster Betriebssicherheit ermöglichen.

Pressekontakte:
FZI Forschungszentrum Informatik
Dipl.-Wirtsch.ing. (FH) Johanna Barsch
Telefon: +49 721 9654-904
E-Mail: barsch@fzi.de
http://www.fzi.de

Technische Universität München
Dr. Ulrich Marsch, Sprecher des Präsidenten
Telefon: +49 89 289 22779
E-Mail: presse@tum.de
www.tum.de
OFFIS - Institut für Informatik
Britta Müller
Leiterin Marketing und Kommunikation
Telefon/Fax: +49 441 9722 182 / 102
E-Mail: marketing@offis.de

Universität Frankfurt (UF)
Pressestelle
Stephan Hübner
Marketing und Kommunikation
Telefon: +49 69 798 22472
Fax: +49 69 798 28530

Leibniz Universität Hannover
Referat für Kommunikation und Marketing
Telefon: +49 511 762 - 5342
Fax +49 511 762 - 5391
E-Mail: kommunikation@uni-hannover.de

Universität Stuttgart - Institut für Technische Informatik (US-ITI)
Dr. Hans-Herwig Geyer
Pressesprecher und Leiter Hochschulkommunikation Zentrale Verwaltung
Telefon: +49 711 685-8-2555
E-Mail: leitung.hkom@hkom.uni-stuttgart.de

Über das edacentrum
Das im September 2001 gegründete edacentrum versteht sich als zentrale Anlaufstelle für Fragen der Entwurfsautomatisierung. Als gemeinsame Initiative von Industrie und Hochschulforschung soll es mit Unterstützung des BMBF dem Aufbau eines EDA-Netzwerkes dienen und die Automatisierung des Chip-Entwurfs beschleunigen. Mitglieder sind u. a. Firmen wie Atmel, Bosch, Infineon, Intel und Globalfoundries. Das edacentrum betreut und koordiniert zahlreiche nationale und internationale Forschungs- und Entwicklungsprojekte auf dem Gebiet EDA, die vom BMBF im Rahmen des Forschungsprogramms IKT2020 oder von der Europäischen Kommission gefördert werden.
Weitere Informationen unter www.edacentrum.de

Über die Clusterforschung
EDA-Clusterforschungsprojekte sind vom BMBF geförderte Projekte, in denen Hochschulen und Forschungseinrichtungen an zukunftsweisenden EDA-Forschungsthemen mit industrieller Patenschaft und Unterstützung arbeiten. Ziel dabei ist es Methoden zu erforschen, die den Entwurf elektronischer Systeme von Morgen in Deutschland ermöglichen. Viele Branchen wie Energietechnik, Automobilelektronik, Medizintechnik und Kommunikationstechnik profitieren von den Ergebnissen durch höhere Produktivität, kürzere Entwicklungszeiten und den neuen Methoden, die innovative Produkte erst möglich machen.

Bei der EDA-Clusterforschung finanzieren das BMBF und ein Industriekonsortium gemeinsam die Arbeit eines bundesweiten Forscherteams, das von unabhängigen Experten zusammengestellt wird. Die Forscher werden von dem Industriekonsortium fachlich begleitet, was die Praxisrelevanz der Forschungsarbeiten sichert und gleichzeitig einen schnellen Transfer der Ergebnisse in die Industrie vorbereitet.
Ergänzende Informationen über die EDA-Clusterforschung finden Sie unter www.edacentrum.de/clusterforschung.

edacentrum GmbH
Dr. Dieter Treytnar
Schneiderberg 32
30167 Hannover
treytnar@edacentrum.de
Tel. +49 511 762-19687
Fax +49 511 762-19695

Dr. Dieter Treytnar | idw
Weitere Informationen:
http://www.edacentrum.de/robust
http://www.edacentrum.de/clusterforschung

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