NEEDS

Nanoelektronik-Entwurf für 3D-Systeme

Für die Entwicklung integrierter Schaltkreise gilt seit mehr als 40 Jahren das sogenannte „Mooresche Gesetz“, wonach sich die Komplexität bei ständig reduzierten Komponenten-kosten alle 1,5 bis 2 Jahre verdoppelt. Diese auf reine Skalierung (d.h. Verkleinerung der Bauteile) ausgelegte Weiterentwicklung („more Moore“) stößt zunehmend an ihre Grenzen, da es jenseits von 22nm-Strukturgrößen ungelöste technologische Probleme gibt. Daher gibt es seit einigen Jahren eine parallele Entwicklung („more than Moore“), welche die Integration heterogener Komponenten beschreibt. Um diese Integration möglichst kompakt und energieeffizient durchführen zu können, ist ein neuer Typus von Elektroniksystemen notwendig: 3D-Systeme bezeichnen die Stapelung von ungehäusten Chips (siehe Abbildung 1) mit vielfältigen Funktionen. Sie sind über sogenannte TSVs („Through Silicon Vias“) miteinander verbunden.

Abb. 1: 3D IC-Stack mit TSVs (Through-Silicon-Vias)

Um diese neuartigen Systeme entwickeln zu können, werden kooperative Forschungen im Bereich der Entwurfsmethodik und der Schaltungsgenerierung, aber auch auf dem Gebiet der applikationsspezifischen Technologieplanung, der Analyse und des Testens dreidimensionaler Schaltungen durchgeführt. Ziel des Projekts NEEDS ist es – in Abhängigkeit der verwendeten Integrationstechnologien – geeignete Analyse-, Explorations- und Synthesemethoden für einen optimierten 3D-Entwurf zu ermitteln und zu erforschen. Die Optimierung eines 3D-Chips soll dabei ganzheitlich, d.h. fach-übergreifend über die einzelnen Teilaufgaben und unabhängig vom Anwendungsgebiet ermöglicht werden. Ein besonderer Fokus wird im Projekt auf der Optimierung der Kosten und somit auch auf einer Rentabilitätsbewertung der 3D-Integration liegen. Als Ergebnis wird eine Plattform für Entwurfsverfahren für die 3D-Integration vorgestellt.

Bei NEEDS handelt es sich um ein Clusterforschungsprojekt des edacentrums Hannover, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der IKT2020-Initiative der Bundesregierung gefördert wird. Das Projekt wird zusammen mit dem Fraunhofer Institut für Integrierte Schaltungen (IIS), dem Institut für Informatik (OFFIS) der Universität Oldenburg, der Technischen Universität München (TUM-LIS), der Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) sowie der Universität Hannover (UH-IMS) durchgeführt. Ansprechpartner an der Uni Siegen sind Armin Grünewald und Kai Hahn.

Webseite: NEEDS