Elektronikentwicklung (EDA)

Automotive-Elektronik definiert das Chip Design neu

| Redakteur: Gerd Kucera

ADAS-Technologien: Sie ermöglichen es den Fahrzeugen, sich ihrer Umgebung bewusst zu werden und sicher zu fahren. Adaptive Geschwindigkeitsregelung, Fahrerüberwachung, automatisches Parken, Kollisionsvermeidung, Spurabweichungswarnung und Verkehrszeichenerkennung sind nur einige wenige der vielen Fahrerassistenz-Funktionen.
ADAS-Technologien: Sie ermöglichen es den Fahrzeugen, sich ihrer Umgebung bewusst zu werden und sicher zu fahren. Adaptive Geschwindigkeitsregelung, Fahrerüberwachung, automatisches Parken, Kollisionsvermeidung, Spurabweichungswarnung und Verkehrszeichenerkennung sind nur einige wenige der vielen Fahrerassistenz-Funktionen. (Bild: Cadence)

Im vergangenen Jahr hatten zwei Trends starken Einfluss auf die Halbleiterindustrie. Zur Jahreswende erreichten sie eine hohe Relevanz und sorgen 2017 für Veränderungen in der Elektronikentwicklung.

Funktionale Sicherheit hat branchenübergreifend an Bedeutung gewonnen. Systeme in der Automobilelektronik etwa oder in Avionik oder der Medizintechnik benötigen explizit eine Zulassung, die den Nachweis einer ausreichenden Sicherheit liefert. Vorgaben wie die ISO 26262 oder IEC/EN 61508 aber auch das Produkthaftungsgesetz zwingen den Elektronikentwickler zum verantwortungsvollen Umgang bei der Spezifikation und Umsetzung. Nach 35 Jahren Halbleiterentwicklung mit EDA-Tools (EDA; Electronic Design Tools) sind aktuelle Anforderungen an die etablierten Software-Werkzeuge höher denn je.

Bis vor einiger Zeit kannten nur Fachleute in der Automobilelektronik den Standard ISO 26262 für funktionale Sicherheit im Kraftfahrzeug, aber im Laufe des vergangenen Jahres war ISO 26262 der wichtigste Begriff für Hersteller im Automobil-Halbleiterbereich.

Deep-Learning und neuronale Netze bestimmen den zweiten großen Trend. 2015 war dieses Thema nicht einmal in der bekannten Technologie-Analyse von Gartner zu finden. Doch im Laufe des Jahres 2016 entwickelte sich ein derartiger Hype, mit dem zu Beginn des Jahres kaum jemand gerechnet hat.

Die Trendthemen, funktionale Sicherheit, Deep Learning und neuronale Netze, vereinen sich in Fahrerassistenzsystemen (Advanced Driver Assistance Systems, ADAS), um das autonome Fahren voranzutreiben. Die großen Halbleiterhersteller, die auch Automotive-ICs anbieten, sind noch nicht daran gewöhnt, komplexe SoCs in fortschrittlichen digitalen Prozessen anzubieten. Ihre größten Umsätze erzielen sie mit analog-lastigen ICs, die sie oft noch in zehn Jahre alten Prozessen fertigen. Andererseits mussten jene Anbieter, die bereits solche SoCs bereitstellen, sich noch keine Gedanken über die Zuverlässigkeit machen, die von der Automobilindustrie gefordert wird. Komponenten für Fahrzeuge müssen aber deutlich zuverlässiger sein als es der zugrundeliegende Halbleiterfertigungsprozess verspricht.

Europa ist im Bereich Automobilelektronik besonders erfolgreich. Selbst mit Qualcomms Übernahme des Halbleiterherstellers NXP wird sich hier nicht viel ändern. Betrachtet man die Zahl der ausgelieferten Fahrzeuge (100 Millionen Stück pro Jahr), wächst der Automotive-Markt eher langsam. Aber der Elektronikanteil pro Fahrzeug steigt rasant. Darüber hinaus werden laut Berthold Hellenthal, Manager Development Electronics bei Audi, weit mehr als 90% der Innovationen in den kommenden Fahrzeugen durch Halbleiterbausteine möglich. Das betonte er bereits vor zwei Jahren in seiner Keynote zur Cadence-Anwenderkonferenz CDNLive in München.

Im Bereich der Netzwerkstandards im Automobilbereich, wird Automotive-Ethernet im Jahr 2017 weiter an Bedeutung gewinnen. Fahrzeuge weisen noch immer zu schwere Kabelbäume und leistungsschwache Netzwerke auf. Ethernet wird daher eindeutig die Lösung sein, die für fortschrittlichere ADAS und mehr Autonomie sorgt.

Zukunftsweisende Planar-Prozesstechnologie

Weiterhin wird 2017 bei der Halbleiterfertigung die Planar-Prozesstechnologie FD-SOI (Fully Depleted Silicon On Insulator) richtungsweisend sein. Als erster Halbleiterhersteller hat STMicroelectronics in Crolles, nahe Grenoble, diesen Prozess in 28-nm-Technologie eingeführt. Die Struktur wurde von dem US-Halbleiterhersteller GLOBALFOUNDRIES lizenziert, die 22-nm-Versionen des Prozesses in ihrer Fab 1 in Dresden anbieten werden. Das Unternehmen kündigte auch einen 12-nm-Prozess an, der aber eher als Meilenstein auf der Prozess-Roadmap für 2017 angesehen wird. Sobald mehr IPs zur Verfügung stehen und Designs in die Fertigung übergehen, werden zunehmende Stückzahlen von gefertigten FD-SOI-Wafern erwartet.

Der Kommunikationsstandard Bluetooth in der Version 5 wird 2017 ausgereift sein und für den IoT-Markt immer wichtiger. Schnittstellen sind globale Standards, sodass keine speziellen Varianten für Europa erforderlich sind. Bluetooth hat aber seinen Ursprung bei Ericsson, und Bluetooth LE (Low Energy) wurde von Nokia entwickelt – mit früher Unterstützung seitens STMicroelectronics. Anfang des Jahres hat Cadence bereits die Verfügbarkeit der ersten Verifikations-IP für die Bluetooth-5-Technologie bekanntgegeben.

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