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Entwurfsmethoden

Heutige Elektroniksysteme bestehen oft aus komplexen Hard- und Softwarekomponenten, die zuverlässig über viele Jahre ohne sichtbare Ausfälle funktionieren müssen. Außerdem sollen sie eine Vielzahl anspruchsvoller Anforderungen erfüllen, wie geringster Energieverbrauch oder hohe Rechenleistung bei rauen Umgebungsbedingungen. Durch die voranschreitende Integrationsdichte der Systeme und den Einsatz modernster Halbleitertechnologien treten zudem physikalische Effekte auf, deren Beherrschung Entwickler vor weitere Herausforderungen stellt.

Sie zu meistern, verlangt den Einsatz neuartiger Entwurfsmethoden und umfangreiche Toolunterstützung. Deshalb arbeiten die Wissenschaftler im Institutsteil EAS daran, Lücken im Entwurfsablauf zu identifizieren und durch innovative Tools und Services zu schließen. Das beginnt bei der nachvollziehbaren Umsetzung der Spezifikation in die Realisierung und reicht bis zur Vorhersage der Auswirkungen, die Technologieeinflüsse auf die Systemperformance haben. Das Ziel ist ein durchgängiger Entwurfsablauf. Nur so kann sichergestellt werden, dass die entwickelten Systeme über alle Entwurfsschritte hinweg der gewünschten Spezifikation entsprechen und Fehler noch vor der Fertigung erkannt werden. Damit können sehr kostenintensive wiederholte Entwurfszyklen vermieden und Entwicklungszeiten verkürzt werden.

Im Fokus unserer Arbeiten steht komplexe sicherheitskritische Elektronik mit hohen Anforderungen an Qualität, Robustheit und Zuverlässigkeit, die in langlebigen, funktionssicheren Produkten eingesetzt werden.

Effiziente Elektronik

Die Zukunft der Elektronik ist intelligent. Sie soll ihre Nutzer in noch mehr Lebensbereichen unterstützen und dabei in vielerlei Hinsicht besonders nachhaltig und ökonomisch arbeiten. Ihre zunehmende Miniaturisierung, neue Fertigungstechnologien und immer mehr Funktionen auf engstem Raum stellen allerdings besondere Herausforderungen an ihr Design und ihre Leistungsfähigkeit.

Unsere Arbeiten sind deshalb zum einen darauf ausgerichtet, der stetigen Verkleinerung von Halbleiterbauelementen mit neuen Designkonzepten zu begegnen, die eine schnelle, fehlerfreie und sichere Entwicklung elektronischer Systeme sicherstellen. Auf der anderen Seite stehen aber auch neue Technologien unter dem Aspekt „More than Moore“ im Fokus. Mit ihnen lassen sich unterschiedlichste Baugruppen in einer Komponente vereinen, was unter anderem kurze Leitungswege und eine effiziente Energieausnutzung ermöglicht. Mit unserem Design-Know-how entwickeln wir am Fraunhofer IIS/EAS zudem leistungsfähige technische Systeme, die mit innovativen Ansätzen besonders komplexe Aufgaben meistern.

Verteilte Analyse- und Regelsysteme

Adaptive Systeme werden zukünftig den Menschen immer öfter bei der Lösung komplexer Aufgaben unterstützen. Darüber hinaus helfen sie, Fehler zu vermeiden und Ressourcen besonders effizient einzusetzen. Notwendige Grundlage hierfür ist die gezielte Nutzung von Sensordaten, die durch die Systeme zumeist in großem Umfang gesammelt werden. Das Fraunhofer IIS/EAS entwickelt hierfür Lösungen, mit denen diese vielfältigen Datenmengen besonders effizient und selbstlernend verarbeitet sowie interpretiert werden können. Daraus abgeleitet ergeben sich optimale Strategien für die Steuerung von Systemen.

Unsere Methoden basieren auf modernsten, statistischen Analyseverfahren, die mit langjährigem Expertenwissen, z.B. zur Datenverarbeitung in verteilten Systemen, gekoppelt werden. So entstehen neben zuverlässigen adaptiven Regelungen beispielsweise auch Strategien zur vorausschauenden Wartung von Anlagen oder zum Qualitätsmanagement in Automatisierungssystemen. Ein weiterer Schwerpunkt unserer Arbeiten liegt in einem optimierten Energiemanagement, das zielgerichtet dabei hilft, die Effizienz von Anlagen oder Unternehmen zu steigern und Einsparpotentiale auszuschöpfen.