EDA-Projekt beschleunigt Internetzugang und erhöht Verkehrssicherheit und Energieeffizienz

Was haben die Sicherheit im Straßenverkehr, ein schnellerer Internetzugang und die effiziente Nutzung von Heizenergie miteinander zu tun? Ganz einfach: Diese Verbesserungen wurden durch die Entwicklung von Entwurfsverfahren moderner Elektronikschaltungen erzielt, die im Rahmen des durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projektes „RapidMPSoC“ (Förderkennzeichen 01M3085) durchgeführt wurden.

Die Verbesserung von Entwurfsverfahren für die Mikroelektronik hat deswegen eine so große Wirkung, da Sicherheitsfunktionen im Auto, der Zugang zum Internet, Komfort- und Sparfunktionen zum klimatisieren von Arbeitsplätzen und Privathaushalten und viele weitere Bereiche des Alltags durch modernste elektronische Schaltungen realisiert werden.

Elektronische Schaltungen sind heute komplexe Systeme, die mehrere Prozessoren und Speicher enthalten, mit einer Vielzahl von Sensoren ihre Umwelt erfassen und über Aktoren Handlungen initiieren. Die Chips, auf denen diese Schaltungen realisiert sind, sind kleiner als ein Fingernagel. Diese Systeme können nicht von Hand gefertigt oder manuell entworfen werden. Chiphersteller erhalten daher die Unterstützung durch eine besondere Art von Software. So wie ein Architekt beim Entwurf eines Gebäudes durch Computer Aided Design (CAD) Software unterstützt wird, werden Chiphersteller erst mittels Software zur Entwurfsautomatisierung (engl.: Electronic Design Automation = EDA) in die Lage versetzt, modernste, elektronische Systeme zu entwerfen. RapidMPSoC hat sich besonders auf den Bereich konzentriert, der die korrekte Funktion des System-Chips noch vor dessen Fertigung anhand der Entwurfsdaten sicherstellt. Übertragen auf den Vergleich mit dem Architekten, würde dieser mittels Software-Unterstützung prüfen, ob beispielsweise die Statik durch Änderungen am Gebäude-Entwurf nicht gefährdet wird. In der Elektronik führt die durch RapidMPSoC ermöglichte Software-Unterstützung bei der Funktionsprüfung unter anderem zur Verbesserung der Sicherheit im Straßenverkehr, zur Beschleunigung des DSL-Internetzugangs oder zum Sparen von Heizenergie.

Die in dem EDA-Projekt „RapidMPSoC“ verbesserten Entwurfsmethoden für solche komplexen System-Chips werden zukünftig in EDA-Software an den deutschen Standorten der Chiphersteller aus dem Projektkonsortium eingesetzt. Die neue Architektur bedeutet für den Wirtschaftsstandort Deutschland einen deutlichen Wettbewerbsvorteil. Deutsche Firmen werden weltweit die Ersten sein, welche Produkte, basierend auf der neuen Entwurfsmethode, auf den Markt bringen. Darüber hinaus ermöglicht die neue Methodik ein effizienteres Arbeiten. Arbeitsschritte, die bisher an kostengünstigeren, asiatischen Standorten durchgeführt wurden, können nun noch wirtschaftlicher in Deutschland zu noch geringeren Kosten durchgeführt werden. Nachdem die Projektpartner Lantiq und Melexis durch den Einsatz der RapidMPSoC-Methoden einen sehr erfreulichen Aufwandsrückgang um 20 Prozent nachweisen konnten, hat Lantiq bereits ein Chip-Projekt aus Asien zurück nach Deutschland holen können. Ein weiteres Projekt wartet auf Umsetzung in Deutschland.

Das BMBF förderte dieses Vorhaben über eine Laufzeit von 3 Jahren bis zum 30.9.2010 mit 5,2 Mio. Euro. RapidMPSoC wurde von Firmen und Forschungseinrichtungen aus verschiedenen Branchen durchgeführt. Das Konsortium bestand aus dem Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme gGmbH (IMMS), Lantiq Deutschland GmbH (Lantiq), MELEXIS GmbH (MELEXIS), Robert Bosch GmbH (RB) und X-FAB Semiconductor Foundries AG (X-FAB). Besonders bemerkenswert an einem solchen Verbundprojekt ist die gemeinsame und kooperative Forschungsarbeit von ansonsten konkurrierenden Unternehmen.

Ergebnisse im Detail
Neben der effizienteren Arbeitsweise kann Lantiq durch RapidMPSoC die Bandbreite und damit die Geschwindigkeit von DSL-Anschlüssen verdoppeln und durch eine stabilere Datenübertragung die Reichweite von DSL erhöhen. Dadurch können Gebiete, die bisher nicht wirtschaftlich mit DSL versorgt werden konnten, erstmals einen schnellen Internetzugang bekommen.

Sehr eindrucksvoll hat der Partner X-FAB die korrekte Funktionsweise der RapidMPSoC-Methoden anhand eines in Rekordzeit gefertigten Chips nachgewiesen, der auf Anhieb fehlerfrei funktionierte. Mit dieser Entwicklung wird eine Funkübertragung z.B. für einen Temperatursensor ermöglicht, der künftig dabei helfen kann, Heizenergie zu sparen (Abbildung 1) oder allgemein im sogenannten Smart Metering eingesetzt werden kann. Entworfen wurde er am deutschen Standort in Erfurt.

Bosch wird weltweit als erste Firma eine neue Generation von Produkten zur Vermeidung des Unfallrisikos im Straßenverkehr fertigen können. Dies ist auf die erzielte Qualitätsverbesserung der Chipentwicklung und vor allen Dingen darauf zurückzuführen, dass mittels virtueller Prototypen eine zusätzliche Erprobungs- und Absicherungsmöglichkeit für neuartige, sicherheitsrelevante Funktionskonzepte zur Verfügung steht.

Ohne die Unterstützung der Experten aus den Forschungseinrichtungen Fraunhofer Institut für Integrierte Schaltungen, OFFIS, Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme und der Technischen Universität München wären diese Ergebnisse nicht möglich gewesen.

Kontakt:
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Dr. Andreas Vörg
edacentrum GmbH
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Über den edacentrum e.V.
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: 01 M 3081) 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.