THINGS2DO - FDSOI wird zum Schlüssel für die europäische Industrie

Die Mikroelek­tronik ist der Motor der Dig­i­tal­isierung. Konkur­renzfähige In­dus­triepro­dukte benötigen hochin­te­gri­erte, en­ergieef­fiziente und in­tel­li­gente Hal­bleit­erkom­po­nen­ten. Die In­no­va­tion­sraten sind hier am höchsten. Das In­dus­trieland Deutsch­land braucht diese Mikroelek­tron­ikpro­dukte in beson­derem Maß, denn nur wenn die kri­tis­che Mikroelek­tronik be­herrscht wird, können auch weit­er­hin in Deutsch­land Pre­mium-In­dus­trie-Pro­dukte entste­hen, die führend in der Welt sind. Das be­t­rifft in beson­derem Maß das Au­to­mo­bil, aber auch alle Pro­dukte des Maschi­nen­baus, des In­dus­triean­la­gen­baus, der En­ergi­etech­nik und der Medi­z­in­tech­nik.

THINGS2DO ist ein europäis­ches Ver­bund­pro­jekt mit über 40 Part­nern, davon 12 Part­ner in Deutsch­land, die in beson­ders in­ten­siver Weise zusam­mengear­beitet haben, um die De­sign­grund­la­gen für die neue, FD­SOI-basierte 22FDX® Tech­nolo­gie gemein­sam zu schaf­fen. Das Ziel des Pro­jekts war es, der europäis­chen In­dus­trie den Zu­gang zur neuar­ti­gen FD­SOI-Hal­bleit­ertech­nolo­gie zu ermöglichen. Das Pro­jekt ging weit über die Bere­it­stel­lung der FD­SOI-Tech­nolo­gie hin­aus und mit dem Pro­jek­tab­schluss ste­hen jetzt alle Grund­la­gen zur Verfügung, die für die er­fol­gre­iche En­twick­lung von Hal­bleit­er­bauele­menten benötigt wer­den. Das um­fasst ins­beson­dere die Bere­it­stel­lung von er­probten Process-De­sign-Kits (PDK), leis­tungsfähigen En­twurf­s­meth­o­den, einer um­fan­gre­ichen Bib­lio­thek an De­sign-IP sowie von at­trak­tiven SOCs als Demon­stra­toren und Ref­erenz-De­signs.

Die Leis­tungsfähigkeit der En­twick­lungsergeb­nisse wurde mit mehreren Demon­stra­toren unter Be­weis gestellt, darunter ein Sys­tem-on-Chip (SoC) mit her­aus­ra­gen­den Leis­tungs­daten. En­twick­elt für die VideoSig­nalver­ar­beitung und Bilderken­nung hat das Sys­tem auf einem 64 Quadrat­mil­lime­ter großen Chip mit Spezial­prozes­soren eine Rechen­leis­tung von bis zu 1 Tera-OPS bei typ­is­chen 5 Watt Ver­lustleis­tung. Es kann im Au­to­mo­bil für ver­schiedene An­wen­dun­gen ohne Ven­ti­la­torkühlung einge­setzt wer­den, z. B. für eine 360- Grad-Run­dum­sicht, die Ob­jek­terken­nung (z. B. Verkehrsze­ichen) oder den virtuellen Außen­spiegel. Bosch zeigte mit einem Radar-Sys­tem als Demon­stra­tor, dass mod­erne CMOS-Tech­nolo­gien neue Möglichkeiten für Au­to­mo­bil-Radar-An­wen­dun­gen bi­eten, wenn man sowohl das Sys­temkonzept als auch das Schal­tungs­de­sign dafür en­twirft und an­passt. So wur­den von Bosch im Rah­men von THINGS2DO neuar­tige Radar-Mod­u­la­tion­skonzepte un­ter­sucht und entsprechende Hochfre­quen­zschal­tun­gen in der 22FDX® Tech­nolo­gie von GLOB­AL­FOUNDRIES en­twick­elt.

In­s­ge­samt haben die Ergeb­nisse die Er­wartun­gen bei weitem übertrof­fen: Die einge­brachte 22FDX® Tech­nolo­gie ist wesentlich leis­tungsfähiger und stroms­paren­der als die ursprünglich vorge­se­hene 28n­mFD­SOI-Tech­nolo­gie. Der SoC-Demon­stra­tor verfügt über eine deut­lich größere Rechen­leis­tung als zu Pro­jek­tle­gung ge­plant war und der Pro­jek­tablauf kon­nte durch zusätzliche gemein­same Anstren­gun­gen um ein halbes Jahr verkürzt wer­den. Die frühe Verfügbarkeit der Ergeb­nisse hat dazu beige­tra­gen, die 22FDX® Tech­nolo­gie und das zugehörige IP-Port­fo­lio der De­sign-Part­ner am Markt zu etablieren und die Ver­w­er­tungspläne sig­nifikant zu vergrößern. Der deutschen In­dus­trie steht nun ein leis­tungsfähiges ChipEn­twick­lungssys­tem für die in­dus­tri­etaugliche 22FDX® Tech­nolo­gie zur Verfügung. Die zu­grun­deliegende 22FDX® Tech­nolo­gie ist aus europäis­chen En­twick­lun­gen her­vorge­gan­gen. Das neuar­tige Sub­strat­ma­te­r­ial kommt von der Firma SOITEC in Frankre­ich und die 22FDX® Tech­nolo­gie wurde in enger Ab­stim­mung mit der Firma STMi­cro­elec­tron­ics und dem französis­chen Forschungsla­bor LETI von GLOB­AL­FOUNDRIES in Dres­den en­twick­elt. Das Pro­jekt THINGS2DO wurde 2014 ges­tartet und am 30. Juni 2018 abgeschlossen. Förderge­ber für dieses Pro­jekt waren das BMBF sowie ENIAC, ein Pri­vate-Pub­lic Part­ner­ship Fond der EU-Kom­mis­sion.

Prof. Dr. Bring­mann, von der Uni­ver­sität Tübin­gen hat das deutsche Kon­sor­tium geleitet und sagt dazu: “Zum Ab­schluss möchte ich die gute Zusam­me­nar­beit der Part­ner noch ein­mal ausdrück­lich her­vorheben. Es ist uns gelun­gen, einen der leis­tungsfähig­sten Chips für die Bild­ver­ar­beitung zu en­twick­eln. Als wir 2014 starteten, hätten wir nicht gedacht, dass es uns gelin­gen wird, einen be­deut­samen Meilen­stein für die deutsche Chipen­twick­lung zu set­zen”

Dr. Jens Ben­ndorf steht der Firma Dream Chip Tech­nolo­gies vor und sagt zu dem Pro­jek­tab­schluss: “Durch die 22FDX® Tech­nolo­gie waren wir in der Lage, die Sys­tem­per­for­mance sig­nifikant höher zu set­zen, als ursprünglich ge­plant. THINGS2DO hat uns sehr dabei geholfen, die Part­ner­schaften für die Siliz­iumtech­nolo­gie, Tools- und IP-Zuliefer­un­gen zu ko­or­dinieren, um den Demon­stra­tor-Chip vor­fristig vorzustellen. Wir haben jetzt in Deutsch­land ein kom­plettes Ökosys­tem für die Chipen­twick­lung in einer der at­trak­tivsten Tech­nolo­gien, die heute ex­istiert und damit eine valide Chipal­ter­na­tive für die deutsche und europäische Au­to­mo­bilin­dus­trie.”

Dr. Thomas Mor­gen­stern, Se­nior Vice Pres­i­dent und Gen­eral Man­ager von GLOB­AL­FOUNDRIES Fab 1 in Dres­den un­ter­stre­icht: “Unser Werk in Dres­den ist Leit­stan­dort für die FD­SOI-Tech­nolo­gien von GLOB­AL­FOUNDRIES. Aus Dres­den her­aus können wir die Ka­pazitätsan­forderun­gen der Europäis­chen In­dus­trie nach FDSOI und die hohen Qualitätsansprüche un­serer Kun­den be­di­enen.” Dr. Peter Schnei­der, Leiter des Fraun­hofer-In­sti­tuts IIS/EAS verdeut­licht stel­lvertre­tend für die beteiligten Fraun­hofer-In­sti­tute: „Wir sind sehr glück­lich, dass wir mit der En­twick­lung von Schal­tungs-IPs und un­serem Know-how für die Um­set­zung der Demon­stra­toren einen wichti­gen Beitrag zum Gelin­gen dieses ein­ma­li­gen Pro­jek­tes leis­ten kon­nten. Dabei war un­sere En­twurf­s­methodik „In­tel­li­gent IP“ der Schlüssel für den er­fol­gre­ichen Wech­sel der Hal­bleit­ertech­nolo­gie hin zu 22FDX®. Als ein Pro­jek­tergeb­nis steht damit heute der europäis­chen In­dus­trie das ef­fiziente De­sign sowie die schnelle und sichere Übertra­gung von eigener IP in diese Tech­nolo­gie zur Verfügung.“

Dr. Axel Wen­zler, Abteilungsleiter Au­to­mo­tive IC-En­twick­lung der Robert Bosch GmbH, ist von der Leis­tungsfähigkeit von CMOS-Radar-Trans­ceivern in 22FDX® überzeugt: „Wir haben in diesem Pro­jekt Mil­lime­ter­wellen-Mod­ule ent­wor­fen, die bei geringer Leis­tungsauf­nahme eine hohe Tem­per­atur-Sta­bilität zeigen. Damit ist die Basis für die En­twick­lung kostengünstiger und gle­ichzeitig hochfunk­tionaler Au­to­mo­tive Radar-SoC-Bausteine geschaf­fen, welche in vie­len An­wen­dun­gen die klas­sis­chen SiGe-MMICK­om­po­nen­ten ablösen wer­den.“