Im internationalen Wettbewerb ist Zuverlässigkeit Trumpf

Die heutigen integrierten Systeme mit zum Teil hunderte Millionen Transistoren eröffnen in zahlreichen Schlüsseltechnologie völlig neue Anwendungsfelder. Allerdings besteht ein dringender Bedarf an innovativen Verfahren, um die Zuverlässigkeit durch entsprechende Entwurfs-, Verifikations- und Testverfahren sicher zu stellen.

Die hierzu erforderlichen Voraussetzungen und die Trends in der Entwicklung standen im Fokus der internationalen Expertentagung „Zuverlässigkeit und Entwurf“, zu der die VDE/VDI-Gesellschaft Mikrolektronik, Mikro- und Feinwerktechnik (GMM) nach München eingeladen hatte.

Wie in anderen Bereichen der Wirtschaft auch, ist in der Automobilindustrie Zuverlässigkeit eine der wichtigsten Trumpfkarten. Da die Zuverlässigkeit elektronischer Komponenten für die Sicherheit der Insassen eines Fahrzeugs und seines Umfelds von existenzieller Bedeutung ist, arbeitet die Branche verstärkt am „Null-Fehler-Ziel“. Die Realisierung des Vorhabens kann nach Expertenmeinung jedoch nicht allein auf dem Rücken der Produktion ausgetragen werden.

„Zuverlässigkeit muss künftig in des Produkt hineinentwickelt werden“, verdeutlichte Peter van Staa von der Reutlinger Robert Bosch GmbH anlässlich der Tagung. Daraus würden sich spezifische Anforderungen an das Design von ASICs in der Automobilelektronik ergeben. Die Robert Bosch GmbH hat zu diesem Zweck bereits diverse Tools entwickelt. Verbesserte Werkzeuge seien bereits in der Entwicklung, sagt van Staa. Das Gleiche gelte für die Lösung noch bestehender Herausforderungen wie zum Beispiel zur Verbesserung der Lebensdauer von Bauelementen.

Herausforderung an die EDA-Technik

In diesem Zusammenhang verwies Hans-Jürgen Brand von der Dresdner AMD Saxony LLC&Co.KG auf die dramatisch steigenden Entwurfskosten. „Die damit einhergehenden, immer komplexeren Strukturen verschärfen nicht nur die bisherigen Entwurfsprobleme, sondern es werden zunehmend auch methodische Grenzen herkömmlicher EDA-Verfahren erreicht“, verdeutlichte er.

Im Fokus der Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten stehen auch quasi selbst reparierende Systeme. Neue Verfahren zur direkten Implementierung von Reparaturfunktionen auf Bus-Strukturen werden unter anderem zurzeit an der TU Cottbus erforscht. Damit soll die Sicherstellung der Funktion von Bussen auch unter multiplen Fehlerbdingungen ermöglicht werden. Das Schema sei mit standardisierten Bussen kompatibel, erklärte in diesem Zusammenhang ein Sprecher der Hochschule.

Entscheidende Elemente der Wertschöpfungskette

Auf der Veranstaltung zeichnete sich deutlich ab, dass Zuverlässigkeit und Entwurf entscheidende Elemente der mikroelektronischen Wertschöpfungskette darstellen. Wettbewerbsentscheidend wird zunehmend das erste funktionsfähige Silizium sein, denn Projektverzögerungen bergen schon heute die Gefahr des Verlustes substanzieller Marktanteile. Hieraus ergibt sich die Notwendigkeit eines Paradigmenwechsels beim Entwurf hin zu „Robust-by-Design“, indem Robustheit durch bessere und zeitigere Berücksichtigung der Einsatzbedingungen des Endproduktes gewährleistet wird.

„Doch was heißt schon „robust“?“, fragten sich Görschwin Fey und Rolf Drechsler vom Fachbereich 3 der Universität Bremen. Mit einem formalen Ansatz zum Robustheitsnachweis legten die beiden Informatiker einen ersten Ansatz vor, um die Robustheit von Schaltkreisen zu quantifizieren und automatisch zu berechnen. In nachfolgenden Arbeiten sollen die Ansätze zur Steigerung der Effizienz des Verfahrens weiter ausgearbeitet werden. Ähnliche, an der Universität Erlangen-Nürnberg durchgeführte Arbeiten verfolgen wiederum das Ziel, die Zuverlässigkeit eines Systems automatisch zu steigern. Hierzu bedienten sich die Forscher eines evolutionären Algorithmus, in dem die Zuverlässigkeit als Zielgröße eingebracht wurde.

Autor: Dr. Rolf Froböse