CaMinoBW
Co-Design für anwendungsspezifische Mikroelektronik mit innovativen Chiplets in Baden-Württemberg
Start: 04.2025
Ende: 10.2025
Durch die immer höhere Integrationsdichte von Mikrochips wächst das Potenzial immer umfangreichere Funktionen umzusetzen. Aber KMU können die stetig steigende Komplexität und die Kosten für Chip-Entwurf und -Fertigung nur selten bewältigen. Chiplets sind hier eine innovative Möglichkeit: Sie bieten das Potenzial, anwendungsspezifische Mikroelektronik in kleinen Stückzahlen zu realisieren.
Der Ansatz setzt ein komplexes System-on-a-chip (SoC) aus mehreren kleineren, getrennt voneinander gefertigten Funktionseinheiten, den sogenannten Chiplets, zusammen, welche über ein Die-to-Die (D2D) Interconnect miteinander kommunizieren.
Dies steigert den Wiederverwendungsgrad und ermöglicht die Kombination verschiedener Strukturgrößen. Ihre Ursprünge liegen im High-Performance-Computing. Ansätze für ressourcenbeschränkte eingebettete Systeme sind derzeit noch wenig erforscht und bergen weitere Herausforderungen. Ein wichtiger Aspekt ist dabei die frühzeitige Bewertung der Gesamtarchitektur, das heißt die anwendungsspezifische Auswahl der Chiplet-Module sowie die Realisierung der Verbindungsstruktur.
CaMinoBW entwickelte eine Rapid-Prototyping- und Simulationsumgebung zur Exploration von Chiplet-Architekturen. Mithilfe des Werkzeugs „Chipletify” zur Modularisierung monolithischer System-on-a-Chip-(SoC)-Architekturen und der protokollgenauen Implementierung der „Bunch of Wires”-Spezifikation können Simulationsmodelle zur Evaluierung erstellt werden. Basierend auf etablierten Generationsmethoden für RISC-V-Systemen, ist eine umfassende Werkzeugumgebung zur Exploration von RISC-V-Chiplet-Architekturen entstanden.
Demonstriert wurde der Ansatz durch eine FPGA-Umsetzung einer KI zu Objekterkennung, die hardwarebeschleunigt auf einem modularisierten RISC-V-System ausgeführt wird. CaMinoBW entwickelte dedizierte Protokollkonverter, die zwischen On-Chip- und BoW-Interconnect übersetzen. CaMinoBW demonstriert somit den Weg von der Anwendung über die Exploration bis zur Chiplet-Architektur
Sustainable Engineering and Energy
Der Forschungsschwerpunkt umfasst die Erforschung und Gestaltung von nachhaltigen IT-Innovationen in den Querschnittsbereichen von Energie, Mobilität, Produktion, Wasserwirtschaft und Logistik. Dazu gehören sowohl Systeme, die einen ökologisch, sozial und ökonomisch nachhaltigen Umgang mit Ressourcen zum Ziel haben, als auch die strategische Beratung von Unternehmen – insbesondere von KMU – auf ihrem Weg hin zu mehr Nachhaltigkeit.
