BMBF fördert Projekt zur Erforschung dreidimensionaler Chips

Das Clusterforschungsprojekt NEEDS (Nanoelektronik-Entwurf für 3D-Systeme) ist vor kurzem an den Start gegangen und wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) in den kommenden drei Jahren im Rahmen der IKT2020-Initiative der Bundesregierung gefördert.

Das Verbundprojekt hat sich das Ziel gesetzt, eine Entwurfsgrundlage für eine neue Klasse von gestapelter komplexer Elektronik (3D-Elektroniksysteme) zu legen und Forschungsergebnisse für die industriellen Anforderungen zu erproben.

Damit werden Grundlagen für den Entwurf gestapelter Elektroniksysteme vorbereitet. Der Fokus des Projekts wird dabei weniger auf dem Einsatz neuer Technologien liegen. Vielmehr erprobt NEEDS Innovationen aus der Forschung, um die extrem hohen und neuartigen Entwurfsanforderungen an 3D-Systeme unter industriellen Randbedingungen zu erreichen, erläutert Wolfgang Rosenstiel, Vorstandsvorsitzender des edacentrum: „Damit wird der neue 3D-Entwurfsprozess zusammen mit den Industriepartnern unter Berücksichtigung der besonderen Anforderungen des Elektronikmarkts erforscht und für die industrielle Praxis vorbereitet.“

Hochintegrierte Elektroniksysteme – also 3D-Chips – mit heterogenen Komponenten ermöglichen in vielen Anwendungsfeldern die Einsparung von Ressourcen und Kosten. „Dazu werden Forschungen im Bereich der Entwurfsmethodik und der Schaltungsgenerierung, aber auch auf dem Gebiet der applikationsspezifischen Technologieplanung, der Analyse und des Testens dreidimensionaler Schaltungen durch- und zusammengeführt“, betont Dr. Volker Schöber, Koordinator der EDA-Clusterforschungsprojekte am edacentrum. Dabei soll die Optimierung eines 3D-Chips ganzheitlich, also fachübergreifend über die einzelnen Teilaufgaben und unabhängig vom Anwendungsgebiet ermöglicht werden.

((ZÜ)) Kompakt und kostengünstig
Ein besonderer Fokus wird im Projekt auf der Optimierung der Kosten und somit auch auf einer Rentabilitätsbewertung der 3D-Integration liegen. Als Ergebnisse werden Verfahren für die 3D-Integration vorgestellt und eine Entwurfsplattform demonstriert. Somit wird die Entwurfskompetenz in Deutschland für diese neue Klasse von heterogenen, hochintegrierten, elektronischen dreidimensionalen Systemen gestärkt.

Handlungsbedarf sehen die Experten in zukünftigen IKT-Systemen, stellen sie doch höchste Entwurfsanforderungen und damit die Industrie vor völlig neue Herausforderungen: Eine Vielzahl von IKT-Systemen messen, steuern, kommunizieren und handeln zunehmend autonom. Auch im Bereich der erneuerbaren Energien wie Smart Grids können 3D-Chips wertvolle Dienste leisten: Demnach wäre es denkbar, dass hochintegrierte mikro- und nanoelektronische Module und Systemen (welche mit solchen dreidimensionalen Halbleitern arbeiten) mit Hilfe von unterstützenden automatisierten Entwicklungsmethoden (Electronic Design Automation, EDA) nicht genutzte produzierte Energie aus erneuerbaren Quellen zwischenspeichern und den Verbrauch auf Basis der vorhandenen Energie steuern. Damit wäre es beispielsweise möglich, durch gezieltes Abschalten von Geräten, zeitliches Verschieben von Waschmaschinenläufen oder Dimmen von Beleuchtungslösungen die Energieverbrauchspitzen lokal zu glätten.

„Der klassische 2D-Entwurf stößt dabei an seine Grenzen“, merkt Schöber an und ergänzt: „Der aktuelle Entwurfs- und Produktionsprozess ist nicht in der Lage, die heterogenen Anforderungen in einer Technologie zu realisieren.“ Deshalb werden für Komponenten individuelle Technologien genutzt, um die Anforderungen des Marktes zu erreichen. „Um die verschiedenen Technologien in einem System integrieren zu können, ist daher eine neue Klasse von Elektroniksystemen erforderlich“, resümiert er.

Im Clusterforschungsprojekt NEEDS (Förderkennzeichen 01M3090) haben sich sechs Universitäten und Forschungseinrichtungen zusammengeschlossen: die Universität Erlangen-Nürnberg (Lehrstuhl für Elektronische Bauelemente), das Fraunhofer Institut für Integrierte Schaltungen IIS (Institutsteil Entwurfsautomatisierung EAS), das Institut für Informatik OFFIS, die Technische Universität München (Lehrstuhl für Integrierte Systeme), die Universität Hannover (Institut für Mikroelektronische Systeme IMS) und die Universität Siegen (Institut für Mikrosystemtechnik). Diese werden durch die Industriepartner Infineon Technologies und Robert Bosch unterstützt. Für die Projektkoordination zeichnet das edacentrum verantwortlich.

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 die 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 http://www.edacentrum.de/clusterforschung.

Über das edacentrum
Das edacentrum ist eine Institution zur Unterstützung von Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet Electronic Design Automation (EDA). Es wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Projektes PEDAL (Förderkennzeichen: 01M3081) gefördert. Es initiiert und begleitet industriegeführte und vom BMBF geförderte EDA-F&E-Projekte und bietet ein umfangreiches Spektrum an Dienstleistungen rund um EDA (insbesondere das Projektmanagement von F&E-Projekten) an. Als Vorschlag zur Gestaltung neuer Forschungsinitiativen gibt das edacentrum Roadmaps heraus, die es in Zusammenarbeit mit seinen Mitgliedern erarbeitet. Weiterhin unterstützt es die Bündelung vorhandener EDA-Kompetenz an deutschen Forschungseinrichtungen durch die Stimulation von EDA- Clusterforschungsprojekten und von EDA-Netzwerken. Das edacentrum betreibt Öffentlichkeitsarbeit mit dem Ziel, die Entwurfsautomatisierung als zentralen Lösungsgedanken für das Komplexitätsproblem der Mikroelektronik im höheren Firmenmanagement, in der Politik und in der Öffentlichkeit stärker transparent zu machen.

Ansprechpartner

Dr. Volker Schöber (Projektkoordination), schoeber@edacentrum.de,
Tel +49 (511) 762 19688, Fax +49 (511) 762 19695
Dr. Dieter Treytnar (Projektmanagement), treytnar@edacentrum.de,
Tel +49 (511) 762 19687, Fax +49 (511) 762 19695