Forschungsprojekt RELY: Zuverlässige Chips bauen

TUM-Forscher entwicklen Chips, die eigene Fehler erkennen. (Foto: Andrew Cavell)

09.08.2011, News

Wie Computerchips besonders zuverlässig konstruiert werden können, will ein Forschungskonsortium aus Industrie, Forschungseinrichtungen und Universitäten herausfinden. So sollen die Chips zum Beispiel in Produktionsanlagen oder Insulinpumpen künftig selbst erkennen, wenn sie nicht mehr richtig funktionieren. An dem Projekt RELY sind Elektrotechniker und Informationstechniker der TUM zusammen mit Wissenschaftlern von EADS, Fraunhofer Gesellschaft, Infineon Technologies, MunEDA, X-FAB Semiconductor Foundries und Universität Bremen beteiligt. Das Bundesforschungsministerium fördert das Vorhaben mit 7,4 Millionen Euro.

Bei der Entwicklung von Computerchips wurden bisher vorwiegend Fläche, Leistungsfähigkeit und Energieverbrauch optimiert. Die RELY-Partner möchten jetzt neuartige Chiparchitekturen entwickeln, durch die ein Chip selbstständig seinen Betriebsstatus ermitteln, auf diesen reagieren und sogar in Interaktion mit dem Elektroniksystem treten kann. Durch eine solche Eigenprüffunktion des Chips könnte dieser künftig rechtzeitig auf mögliche Verschleißerscheinungen in Elektroniksystemen aufmerksam machen. Dies ist besonders in Anwendungen wichtig, die lange Jahre zuverlässig arbeiten müssen, wie zum Beispiel Produktionsanlagen, Züge oder Fahrzeuge, aber auch medizintechnische Implantate, wie zum Beispiel Insulinpumpen.

Gemeinsam wollen die sieben RELY-Partner in den kommenden drei Jahren erarbeiten, wie sich Qualität, Zuverlässigkeit und Belastbarkeit moderner Mikroelektroniksysteme erhöhen lassen. Um die Eigenprüffunktion von Chips umsetzen zu können, stehen zunächst verschiedene Forschungsvorarbeiten im Fokus. Die Projektpartner arbeiten daran, die Modellierung von Fertigungstechnologien zu erweitern, neue Vorschriften zum Chipentwurf zu formulieren, neue Kenngrößen auch in höheren Entwurfsebenen festzulegen und die Systemsimulation und Verifikation der Chips hinsichtlich Zuverlässigkeit zu ermöglichen.

Anforderungen an Halbleiterchips steigen

Der Anteil der Mikroelektronik wird besonders in der Elektromobilität und im Transportwesen, aber auch in der Medizintechnik und der Automatisierung in den kommenden Jahren stark zunehmen. Sind heute in Fahrzeugen Halbleiterkomponenten im Wert von rund 300 US-Dollar eingebaut, werden es in Hybrid- und Elektrofahrzeugen etwa 900 US-Dollar sein. Elektronische Systeme zur Erhöhung von Sicherheit und Komfort, die zum Teil große Rechenleistungen erfordern, werden sich im Fahrzeug weiter durchsetzen: Sie werden zum Beispiel Geschwindigkeitslimits und Personen in der Dunkelheit erkennen und Spurassistenten, Einparkautomatiken, radar-basierte Fahrerassistenz und Notrufsysteme ermöglichen. Zur Erfüllung all dieser Aufgaben müssen die jeweiligen Halbleiter immer mehr Funktionen bieten und gleichzeitig sehr hohe Qualitäts- und Sicherheitsstandards erfüllen, die fast an jene der Luft- und Raumfahrt heranreichen.

Projektleitung für RELY hat die Infineon Technologies AG. RELY hat das BMBF-Förderkennzeichen 01M3091 und ist Teil des gleichnamigen europäischen CATRENE-Projekts. Seitens der TUM die Lehrstühle für Integrierte Systeme (Prof. Andreas Herkersdorf), für Technische Elektronik (Prof. Doris Schmitt-Landsiedel) und für Entwurfsautomatisierung (Prof. Ulf Schlichtmann) beteiligt.

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