„More than Moore“ – das gilt auch für den Entwurf
Mehr Funktionalität, Erhöhung der Leistungsfähigkeit bei zugleich vermindertem Energiebedarf und Senkung der Stückkosten, das sind seit der Erfindung der integrierten Schaltung vor rund 50 Jahren die treibenden Faktoren in der Entwicklung der Mikroelektronik.
(IINews) - Während diese Ziele für Speicherbausteine und Mikroprozessoren im Sinne des Mooreschen Gesetzes verfolgt werden, hat sich in den vergangenen Jahren in der Analog- und Mixed-Signal-Schaltungstechnik ein Trend zur Diversifikation der Technologien und Integration heterogener Funktionalität abgezeichnet. Wie gemäß „More than Moore“ ein ganzheitlicher Entwurfsprozess ausgestaltet werden muss, war Gegenstand der diesjährigen „Analog 2010“, zu der die Informationstechnische Gesellschaft im VDE (ITG) und die VDE/VDI-Gesellschaft für Mikrolektronik, Mikro- und Feinwerktechnik (GMM) eine Reihe von namhaften Experten nach Erfurt eingeladen hatten.
Die Automatisierung des Entwurfs analoger Schaltungen ist zur Gewährleistung der effizienten Entwicklung innovativer integrierter Schaltungen unabdingbar. Die Mehrheit der kommerziell verfügbaren Werkzeuge zum automatisierten Entwurf von Analogschaltungen berücksichtigen bei der Dimensionierung lediglich kontinuierlich veränderliche Parameter. Bei der Dimensionierung analoger Schaltungen müssen jedoch nicht nur kontinuierlich sondern auch diskret veränderliche Parameter verwendet werden, wenn bestimmte Vorgaben wie beispielsweise ein vordefiniertes Fertigungsraster berücksichtigt werden sollen. Christian Michael Pehl vom Lehrstuhl für Entwurfsautomatisierung der Technischen Universität München ist es jetzt gelungen, zur Lösung dieser Problematik eine neue Methodik zu entwickeln.
Dabei handelt es sich um einen zufallsbasierten Ansatz, der Informationen aus dem Gradienten der Schaltungseigenschaften berücksichtigt. „In jedem Iterationsschritt des Algorithmus wird dazu ein Suchgebiet definiert und ein neuer Punkt in diesem Suchgebiet berechnet“, erläuterte Pehl. Die bereits vorliegenden experimentellen Erkenntnisse hätten gezeigt, dass der Algorithmus auch solche Probleme lösen kann, die mit kommerziellen gradientenbasierten Verfahren des Stands der Technik nicht lösbar seien.
Neue Simulationstechniken bereichern die Entwurfstechnik
Über die Möglichkeiten einer beschleunigten Simulation von Mixed-Signal-Schaltungen der Automobilindustrie auf der Grundlage automatisch generierter Modelle referierte Stefan Hoelldampf vom Institut für Mikroelektronische Systeme der Leibniz Universität Hannover. „Unsere Methodik kann auf die analogen Teile von Mixed-Signal-Schaltungen der Automobilindustrie angewendet werden und wird im Rahmen Simulation auf System-Ebene eingesetzt“, konkretisierte Hoelldampf.
Zukünftige Arbeiten würden sich auf die Auswirkung genauerer Modelle hinsichtlich der Laufzeit und Genauigkeit der Ergebnisse konzentrieren. Damit werde Designern die Möglichkeit gegeben, zwischen geringer Laufzeit und hoher Genauigkeit zu wählen, indem stückweise lineare Modelle austauschbar werden. Eine bereits vorhandene Schnittstelle erlaube es, den Simulationsansatz mit geringem Aufwand an eine Vielzahl existierender Simulationsumgebungen anzubinden.
Auch die Modellierung von Selbsterwärmungseffekten bei Polysiliziumwiderständen ist inzwischen Gegenstand wissenschaftlicher Untersuchungen. Lili Xiong von der Technischen Universität und Klaus-Willi Pieper von der Münchener Infineon Technologies AG stellten im Rahmen der Tagung ein Modell vor, das die Abhängigkeit des thermischen Widerstandes von der Umgebungstemperatur und von der geometrischen Dimensionierung untersucht. Zur Illustration der Brauchbarkeit des Modells wurde das dynamische Verhalten von Polywiderständen inklusive der Selbsterwärmung anhand von Computersimulation beispielhaft untersucht.
Mit einer neuen Modellierungssprache namens Modelica wollen Kristin Majetta, Christoph Clauß und Peter Schneider vom Dresdner Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen künftig Modelle in Form ihrer mathematischen Gleichungen beschreiben. Nach Angaben der Entwickler gestattet Modelica erstmals eine deklarative Modellbeschreibung durch Angabe von Gleichungen anstelle von Algorithmen. „Nach dem bisherigen Erkenntnis ist Modelica ist die Übertragungsmethode auf komplizierte, sequentiell beschriebene Modell anwendbar“, erklärte Majetta. Aussagen über die erreichbare Performance seien im gegenwärtigen Stadium aber noch nicht möglich.
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Datum: 26.03.2010 - 08:00 Uhr
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