Das Forschungszentrum Informatik (FZI) ist eine mittelständische, gemeinnützige Einrichtung des Landes Baden-Württemberg mit der zentralen Aufgabe, neueste Ergebnisse wissenschaftlicher Forschung in mittelständische und industrielle Unternehmen zu transferieren. Die Abteilung „Systementwurf in der Mikroelektronik“ besitzt eine langjährige Expertise bei der Erforschung von Methoden und Werkzeugen für den Systementwurf hochintegrierter Schaltungen und Systems, die in vielen Projekten gewonnen und unter Beweis gestellt werden konnten. Insbesondere bei der Berücksichtigung von thermischen und elektrischen Stressfaktoren [VSB+08, SBR07] während des Entwurfs, bei der Fehlersimulation [SZB+07] sowie in den Bereichen Autonomic bzw. Organic Computing [BBR+06, LHR+05] hat sich das FZI Kompetenzen erworben. Aktuell ist das FZI u. a. an den BMBF-Projekten AIS, URANOS und VISION sowie an dem DFG-Schwerpunktprogramm „Organic Computing“ beteiligt.
Mehr Informationen finden Sie hier: www.fzi.de
Das OFFIS (OF) ist ein aus der Universität Oldenburg ausgegründetes, gemeinnütziges Forschungs- und Entwicklungsinstitut mit etwa 250 Angestellten. OF hat mit Unterstützung durch große EU-Verbundprojekte (PEOPLE, POET, CLEAN, MAP²) das Verlustleistungsanalyse- und Optimierungswerkzeug PowerOpt (ORINOCO) erforscht, welches mittlerweile in der ausgegründeten ChipVision A.G. weiterentwickelt wird. Im Ekompass Projekt LEMOS wurden Synthesetechniken für Busse und Schleifenstrukturen entwickelt. In den laufenden EU-Projekten CLEAN und MAP² geht es um die die Betrachtung und Kontrolle von Leckströmen [HEN06] sowie die Auswirkungen von Prozessvariationen auf Leckströme und Geschwindigkeit [NHK06]. Darüber hinaus werden adaptive Kontrolltechniken wie Power Gating [RHN07] und Body Biasing untersucht [HHN06]. Das OFFIS Leakage-, Delay- und Variationsmodell ist das einzig publizierte Modell, welches oberhalb der Gatterebene alle relevanten Parameter beachtet [HHN07, HHR+08]. Die zyklen- und komponentengenaue Vorhersage von Verlustleistungen, Temperaturen und Spannungen sowie die realistische Behandlung aller bekannter Prozessvariationen werden hierbei in ROBUST genutzt und um die Betrachtung der Robustheit der Systeme erweitert.
Mehr Informationen finden Sie hier: www.offis.de
Die Professur für Entwurfsmethodik der Universität Frankfurt (UF) arbeitet seit geraumer Zeit auf dem Gebiet der Entwurfsautomatisierung mikroelektronischer Schaltungen. Forschungsgegenstände sind Methoden zum Entwurf und zur Verifikation analoger Schaltungen. Diese gliedern sich in die Themen symbolische Analyse, Verhaltensmodellgenerierung, Synthese und formale Verifikation auf. Auf dem Gebiet des Equivalence-Checking besteht eine langjährige Zusammenarbeit mit Industriepartnern, insbesondere der Infineon AG (ehem. Qimonda AG) [KlBaHe06]. Auf dem Gebiet des Model-Checking ist die Arbeitsgruppe in den Projekten FEST [JeLaPa07] sowie in enger Zusammenarbeit mit der Robert Bosch GmbH im industriegeführten Projekt VERONA [StHe08] tätig. Hier werden Methoden für rein analoge und gemischt analoge Schaltungen entwickelt. Symbolische Analyse und Verhaltensmodellgenerierung sind Basisthemen, die für die formalen Methoden aber auch für die Synthesemethoden benötigt und stetig parallel weiterentwickelt werden. Auf dem Gebiet der Synthese beteiligte sich die Professur für Entwurfsmethodik an der erfolgreichen Durchführung des ersten Cluster-Forschungsprojekts SAMS [WaHe06]. Im MEDEA-BMBF-Projekt HONEY wird zurzeit eine die Ausbeute berücksichtigende automatische Synthese in Zusammenarbeit mit der MunEDA GmbH entwickelt.
Mehr Informationen finden Sie hier: www.em.informatik.uni-frankfurt.de
Das Institut für Mikroelektronische Systeme der Leibniz Universität Hannover (LUH) hat seinen Schwerpunkt in Forschung und Lehre im Bereich rechnergestützter Entwurfsverfahren für Schaltungen und Systeme. Das Institut kooperiert innerhalb einer Vielzahl von Forschungsvorhaben mit verschiedenen großen deutschen Halbleiter- und EDA-Firmen. Die fokussierten Themenbereiche sind der Entwurf analoger integrierter Schaltungen sowie Verfahren für den physikalischen Entwurf. Dabei wurde in Projekten wie z.B. LEONIDAS+, SIGMA65 und AutoSUN eine große Zahl erfolgreicher Beiträge geliefert [Zh07, Pa07]. Für dieses Projekt sind insbesondere die Arbeiten zu Gebiets- und Verteilungsarithmetiken relevant [Gr08, OlBa08]. Außerdem liegen Erfahrungen im Bereich der Systemsimulation mit SystemC aus dem Projekt AutoSUN vor [Hö08].
Mehr Informationen finden Sie hier: www.ims.uni-hannover.de
Der Lehrstuhl für Entwurfsautomatisierung der Technischen Universität München (TUM) erforscht und implementiert EDA-Werkzeuge für den automatisierten Entwurf analoger und digitaler Schaltungen. In den Bereichen Logiksynthese, Logiksimulation, Layoutsynthese und Analogentwurf integrierter Schaltungen sind sowohl wissenschaftlich als auch in der industriellen Praxis international anerkannte Algorithmen und Werkzeuge erforscht und in die Anwendung überführt worden. Die TUM pflegt sowohl Kontakte als auch Wettbewerb mit deutschen und internationalen Universitäten, arbeitet mit führenden Halbleiter- und Elektronik-Firmen zusammen und führt zahlreiche Drittmittelprojekte durch. Ein Forschungsschwerpunkt ist der Entwurf analoger Schaltungen für Nominalentwurf, Worst-Case- sowie Ausbeute-Analyse und -Optimierung [AG03, SGS+04]. Im Bereich des Layoutentwurfs wurden quadratische Lösungsverfahren erforscht, die mittlerweile in vielen kommerziellen Werkzeugen Verwendung finden. Das Platzierungswerkzeug KRAFTWERK [SJ06, SJS08] hat den ISPD 2006 Wettbewerb der weltweit besten Platzierungsverfahren gewonnen. Weiterhin werden Forschungsarbeiten auf dem Gebiet des statistischen und zuverlässigkeitsoptimierenden Entwurfs digitaler Schaltungen durchgeführt [BK+06], die statistische Laufzeitmodellierungen digitaler Bibliothekszellen struktur- und layoutbedingter Korrelationen und Fortpflanzung von Laufzeitverteilungen einsetzen [SSS07, SLSKS07, SSLS07, SKS08a, SKS08b]. Diese Arbeiten werden u. a. im Rahmen der BMBF-Verbundprojekte SIGMA65 und HONEY gefördert.
Mehr Informationen finden Sie hier: www.eda.ei.tum.de
Das Institut für Technische Informatik der Universität Stuttgart (US) hat seine Forschungsschwerpunkte auf den Gebieten Modellierung und Simulation auf der System- und Architekturebene sowie Test, Zuverlässigkeit und Fehlertoleranz integrierter Schaltungen und Systeme. Durch die Kombination dieser Schwerpunkte ergeben sich ideale Voraussetzungen zur Bearbeitung des Themenkomplexes der Robustheit auf hohen Abstraktionsebenen. Dabei kann auf Vorarbeiten aus den BMBF-Verbundprojekten AZTEKE und MAYA sowie den DFG-Projekten LEISTE (Schwerpunktprogramm VIVA), DIADEM und REALTEST zurückgegriffen werden. Ebenso unterstützen die Arbeiten in der DFG-Forschergruppe „Konzepte und Methoden zur Ermittlung der Zuverlässigkeit mechatronischer Systeme in frühen Entwurfsphasen“ sowie die Teilnahme am Exzellenzcluster „Simulation Technology“ die Zielstellung dieses Vorhabens. Vorarbeiten auf dem Gebiet der SystemC- und Transaktionsebenensimulation [Ra07b][SR07], adaptiver Simulationsverfahren [RS08] sowie des robusten Entwurfs auf SystemC-Ebene [Ra07a][Ra08] werden in das Vorhaben eingebracht.
Mehr Informationen finden Sie hier: www.iti.uni-stuttgart.de
Aus den Zielen ergeben sich zwei besondere Aspekte, die das Projekt beim Arbeitsplan berücksichtigt hat. Das Projekt wird einerseits einen Entwurfsprozess zur Steigerung der Robustheit erforschen und demonstrieren. Andererseits wird das Konsortium während der Forschung den klassischen Entwurfsprozess kontinuierlich verbessern. Um die Robustheit nanoelektronischer Systeme im Entwurf zu berücksichtigen, gliedert sich das Projekt in drei Aufgabenbereiche:
Abbildung 2 zeigt den Arbeitsfluss und die Zusammenarbeit in dieser Aufgabe (1.1). Basierend auf vorhandenen Robustheitsmodellen auf elektrischer Ebene werden in einem ersten Schritt Modelle für analoge Grundkomponenten und Logikgatter erzeugt. Auf Basis dieser Modelle werden für ganze analoge Blöcke und digitale Datenpfadkomponenten abstrakte Blackbox-Robustheitsmodelle generiert. Dabei bedeutet Blackbox, das zur Erzeugung der Modelle die Transistor- und Gatternetzlisten vorhanden, zur Auswertung des Modells aber nicht mehr notwendig sind. Wichtige Einflussgrößen wie etwa die Arbeitstemperaturverteilung über die gesamte Lebenszeit stammen aus der Systemanalyse in Aufgabe 1.2, wo die einzelnen Modellaussagen korrekt statistisch zu einem Robustheitsmaß für das Gesamtsystem kombiniert werden. In Aufgabe 1.3 dienen die Modelle zur Steuerung und Bewertung der Optimierung.
Abbildung 2: Übersicht über Aufgabe 1.1 zur Abstrahierung von Robustheitsmodellen
Abbildung 3 zeigt den Arbeitsfluss in dieser Aufgabe (1.2). Aus der Analyse der Systembeschreibung folgen Stressprofile für sowohl analoge als auch digitale Systemteile, die an die Modelle der Aufgabe 1.1 übergeben werden, wodurch Robustheitsvorhersagen für jede Systemkomponente ermöglicht werden. Die block- und komponentenweisen Robustheitsvorhersagen werden dann statistisch korrekt und unter Berücksichtigung der in Aufgabe 1.3 erzeugten Redundanzen und Adaptionsmechanismen zu Robustheitskennzahlen für das Gesamtsystem kombiniert. Genau wie die Modelle aus Aufgabe 1.1 werden auch diese Kennzahlen zur Steuerung und Bewertung der Optimierung in Aufgabe 1.3 genutzt.
Abbildung 3: Zusammenspiel der Arbeiten in Aufgabe 1.2 zur Analyse der Robustheit auf Systemebene
Abbildung 4 zeigt den Ablauf in dieser Aufgabe (1.3). Es werden Teilmodelle, von den Analogkomponenten und Gattermodellen über die Block- und Komponentenmodelle aus Aufgabe 1.1 bis hin zu den Robustheitskennzahlen aus Aufgabe 1.2 zur Steuerung und Bewertung der Optimierung genutzt. Auf Systemebene werden dann direkt Kompensations- und Redundanzmechanismen in die Spezifikation integriert. Die Zielfunktion der Verhaltenssynthese wird dann unter Berücksichtigung von Kompensationsmechanismen und Redundanzen derart angepasst, dass aus allen möglichen Implementierungen eine möglichst robuste gewählt wird. Auf Grundlage dieser Spezifikation können verbleibende Freiheitsgrade während der Logiksynthese genutzt werden um die Robustheit weiter zu steigern.
Abbildung 4: Zusammenspiel der Arbeiten in Aufgabe 1.3 zur Robustheitsoptimierung
Robuster Entwurf, Zuverlässigkeit, Fehlermodellierung, Systementwurf, Robustheitsmaß, Nanoelektronik.
Das Forschungskonsortium wird von einem Industriekonsortium von führenden deutschen Unternehmen unterstützt. Mit diesem Projekt wird die Strategie verfolgt, dass die Forschungspartner neue Methoden zur Robustheitsmodellierung, -analyse und -steigerung erforschen. Gemeinsam mit der Industrie werden industriell relevante Beispiele identifiziert, um neue Verfahren zu erproben, woraus sich eine Vielzahl von Kooperationen entwickeln wird. Diese Ergebnisse dienen der Industrie, um ihre strategische Forschungsausrichtung verbessern zu können.
ROBUST unterstützt weiterhin die Industriepartner mit Entscheidungshilfen, um deren anwendungsnahe Forschungsaktivitäten nachhaltig zu verbessern. Daher werden intensive Kooperationen mit Industriepartnern oder Verbundprojekten geführt.
Das ROBUST-Konsortium wird Kooperationen mit anderen Förderprojekten anregen, um den Begriff der Robustheit in der Nanoelektronik zu prägen. Hier sind aktuelle nationale Projekte wie RESCAR, HONEY, AutoSUN, VERONA und AIS aber auch zukünftige und Europäische Projekte zu sehen.