Fachgebiet Entwurf Mikroelektronischer Systeme (EMS)

Forschungsgebiete

Beim Entwurf mikroelektronischer Systeme geht es darum, eine optimale Realisierung unter gegebenen Randbedingungen zu entwickeln. Diese sind im Allgemeinen unterschiedlichster Natur; z.B. gibt es Spezifikationen hinsichtlich der Funktionalität, begrenzte Energiereserven oder eine festgelegte Zieltechnologie. Um der Vielzahl an Freiheitsgraden beim Entwerfen Herr zu werden, betrachten wir Systeme unter den drei Gesichtspunkten Anwendung, Entwurfsmethodik und Architektur.

Zu Beginn des Entwurfs wird zunächst der Anwendungszweck des Systems genau definiert und analysiert. Hier kommt es (nicht zuletzt durch die sehr kurzen Produktzyklen) bereits häufig vor, dass genaue Spezifikationen (noch) nicht vorhanden sind und sich erst im Laufe der Entwicklung ergeben oder sich wieder ändern. Unser Schwerpunkt in der Anwendung liegt vor allem bei nachrichtentechnischen Systemen (drahtlose Kommunikation, Codierungsstandards, MIMO-Systeme), die vor allem in mobilen Endgeräten hohe Anforderungen hinsichtlich Durchsatz und Energieeffizienz zeigen. Wir untersuchen aber auch Ambiente Systeme und die Beschleunigung von extrem komplexen finanzmathematischen und wissenschaftlichen Simulationen.

Die Implementierung des Systems kann in einer Vielzahl von Architekturen und Implementierungsstilen durchgeführt werden, wie besipielsweise programmierbare Hardwarebausteine (FPGAs), Anwendungsspezifische Integrierte Schaltungen (ASICs) oder Application Specific Instruction-Set Processors (ASIPs). Neben der Optimierung auf Mikroarchitekturebene beschäftigen wir uns mit heterogenen Systemen, die verschiedene Komponenten vereinen, mit Networks-on-Chip und mit 3D-DRAM.

Um optimale Entwurfsstrategien zu ermitteln stehen uns verschiedene Methodiken zur Verfügung, die uns schon frühzeitig Aussagen z.B. über Flächen- und Energieverbrauch oder Fehlertoleranz der entwickelten Hardware erlauben. Dies erlaubt uns durch Rapid Prototyping umfangreiche Untersuchungen des Entwurfsraums (Design Space Exploration) durchzuführen. High-Level Synthese kommt hierbei ebenso zum Einsatz wie die manuelle Verfeinerung eines Systems vom funktionalen Modell bis zur Hardwarebeschreibung.

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