Innovative Werkzeuge für den Chip- und Systementwurf
Heutige Prozessoren und integrierte Schaltungen bestehen aus bis zu mehreren Milliarden Transistoren auf engstem Raum, wobei einzelne Strukturen zum Teil nur noch 14 Nanometer breit sind – zum Vergleich: Das ist weniger als ein Tausendstel des Durchmessers eines Haares.
Auch um komplexe Chips oder elektronische Systeme zu planen und zu entwerfen, sind hoch entwickelte Computeralgorithmen und aufwändige Simulationen nötig – sei es für „More Moore“, sei es für „More than Moore“. Diese Werkzeuge für die Designautomatisierung und -validierung stellen die Funktion der Chips und Systeme sicher und berücksichtigen zum Beispiel physikalische Wechselwirkungen oder durch Fertigungsprozesse gegebene Randbedingungen. Nur durch die Weiterentwicklung und den kreativen Einsatz dieser Werkzeuge sowie ein umfassendes Technologieverständnis ist die wachsende Komplexität innovativer (Mikro-)Elektroniksysteme überhaupt beherrschbar.
Die Effektivität, der Automatisierungsgrad und die Qualität des Designs bestimmen die Entwicklungszyklen der Industrie und damit den immer wichtiger werdenden Zeitfaktor beim Marktzugang.
Forschungsthemen sind unter anderem:
- komplexe Designregeln für immer kleinere Strukturbreiten, bei denen physikalische Effekte eine immer größere Rolle spielen, die sich bei größeren Strukturbreiten nicht ausgewirkt haben,
- Einbeziehung nicht-funktionaler Aspekte wie Leistungsverbrauch, Robustheit oder Alterungseffekte,
- hochautomatisierter Entwurf von „Mixed-Signal-Schaltungen“, bei denen analoge Komponenten (z. B. in drahtlosen Kommunikationsschnittstellen) und digitale Schaltungen in ein System integriert werden,
- Einbeziehung der Aufbau- und Verbindungstechnik für 3D-integrierte, hochkompakte Systeme,
- Test- und Verifikationsmethoden für gemischte analog-digitale Systeme und 3D-integrierte Systeme, sowie
- Erweiterung der rechnergestützten Entwurfsumgebung über die gesamte Wertschöpfungskette zur Absicherung des Gesamtsystems schon frühzeitig vor Produktionsbeginn.
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