Projekt Chiplet4Future

Die Entwicklung der Halbleitertechnologien erlebte in den letzten Jahrzehnten durch die Verkleinerung von Strukturbreiten einen enormen Fortschritt, bekannt als „More Moore“. Doch die Grenzen dieses Ansatzes sind erreicht: Die Komplexität und die Produktionskosten steigen, was insbesondere kleinere deutsche und europäische Halbleiterunternehmen vor Herausforderungen stellt. Auch die maximale Schaltkreisfläche ist technologisch limitiert, weshalb in den nächsten Jahren keine größeren Schaltkreise mit noch mehr Funktionalität aufgebaut werden können. Als zukunftsweisende Alternative wird der „More than Moore“-Ansatz mit Chiplets gesehen. Hierbei wird die Schaltkreisfunktionalität auf mehrere Einheiten verteilt, die in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Ein einheitliches Interface zwischen den Chiplets ist entscheidend, jedoch bieten Marktführer ihre Entwicklungen in diesem Bereich bislang nur Großkunden an.

Lösungsansatz

Das Projekt Chiplet4Future zielt darauf ab, die Lücke im Design und bei der Ausbildung von Fachkräften für Chiplet-Systeme zu schließen. Mit seiner langjährigen Expertise im Bereich neuartiger Aufbau- und Verbindungstechnologien strebt der Dresdner Institutsteil des Fraunhofer IIS an, Standards und innovative Architekturen für Chiplets zu entwickeln. Bisherige Chiplet-Lösungen verfolgen oft den einfachen Ansatz, Schaltungen, die bisher auf einem Schaltkreis untergebracht waren, in verschiedene Einzelschaltkreise zu zerlegen, diese mit dem Chiplet-Interface zu versehen und schließlich zu einem Chiplet-System zu kombinieren. Durch diesen Ansatz werden die Möglichkeiten des Chiplet-Ansatzes in keiner Weise ausgenutzt. Um dies zu ermöglichen, müssen neuartige Ansätze auf Systemebene realisiert werden, bei denen z. B. heterogene Multiprozessorsysteme und Beschleuniger auf mehreren verteilten Schaltkreisen realisiert werden und teilweise synchron sowie asynchron arbeiten. Diese sind durch neuartige Netzwerke (Network-on-Chiplet) zu verbinden.

Zudem wird ein Open-Source-Werkzeug zur Systemexploration entwickelt, um die Vielzahl an Systemvarianten zu analysieren. Die Ergebnisse sollen in einer heterogenen Chiplet-Referenzplattform münden, die nach Projektende für Partner zugänglich ist. Diese Plattform unterstützt Unternehmen dabei, eigene Chiplet-Integration durchzuführen und bietet umfassende Ressourcen und Schnittstellen.

Der Fokus der Arbeiten liegt auf der Erforschung effizienter, heterogener Systeme, die für europäische Schwerpunkt-Anwendungen, wie Systeme in der Automobilindustrie oder im Maschinenbau, optimiert sind.