Scale4Edge startte in de tweede projectfase: fouttolerant systeem gepresenteerd tijdens de kick-off bijeenkomst

Dr.-Ing. Markus Ulbricht presenteerde tijdens de kick-off bijeenkomst in Kaiserslautern de IHP-resultaten van de eerste projectfase van Scale4Edge. © edacentrum GmbH 2024/Andreas Vörg / Dr. Markus Ulbricht presenteerde de IHP-resultaten van de eerste projectfase van Scale4Edge tijdens de kick-off bijeenkomst in Kaiserslautern. © edacentrum GmbH 2024/Andreas Vörg

De in Kaiserslautern gepresenteerde TETRISC-SoC-demonstrator met de ontwikkelde testchip in het midden. © IHP 2024/Franziska Wegner / De TETRISC SoC-demonstrator gepresenteerd in Kaiserslautern met de ontwikkelde testchip in het midden. © IHP 2024/Franziska Wegner

Toekomstbestendige speciale processors voor de technologische soevereiniteit in Duitsland stonden op de agenda van de gezamenlijke bijeenkomst van de door het Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderde projecten KI-Mobil, KI-Power en Scale4Edge. In twee fasen worden ontwikkelingsplatforms voor toekomstbestendige speciale processors (ZuSE) met focus op hardware voor Edge-toepassingen en AI-processors voor de automotive-sector ontwikkeld. De kick-off bijeenkomst in Kaiserslautern luidde midden februari de tweede projectfase in. Bij de start werd gediscussieerd over de rol van processors in de Duitse/Europese inspanningen voor halfgeleider-soevereiniteit. De 30 betrokken partners toonden ook de resultaten van de eerste fase. Het IHP – Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik uit Frankfurt (Oder) presenteerde de TETRISC-SoC-demonstrator voor een adaptief en fouttolerant multicore-systeem. De op basis hiervan ontwikkelde chip beschikt over vier open-source RISC-V-kernen en is geoptimaliseerd voor gebruik in betrouwbaarheid kritische omgevingen, zoals die in de lucht- of ruimtevaart voorkomen.

De ongeveer 30 partners van de BMBF-ZuSE-projecten bestrijken een breed vakgebied en werken aan vraagstukken bijvoorbeeld op het gebied van automotive en voor de ruimtevaart. Gezamenlijk zijn deze toepassingen innovatieve oplossingen die voldoen aan hoge eisen aan krachtige elektronica, processors, rekenkracht bij gelijktijdige energie-efficiëntie, betrouwbaarheid, robuustheid en veiligheid. Tijdens de kick-off bijeenkomst was er dan ook een levendige discussie op het podium, onder andere met Mario Brandenburg, parlementair staatssecretaris van het BMBF, en de drie projectcoördinatoren, maar ook onder de deelnemers. Tijdens de daaropvolgende uitwisseling stelde IHP-projectleider Dr.-Ing. Markus Ulbricht vragen over de TETRISC-SoC-demonstrator.

„In de eerste fase van het project Scale4Edge hebben we ons vooral gericht op het ontwerp van het fouttolerante systeem met RISC-V-kernen. De ontwikkelde testchip, die ook in de gepresenteerde demonstrator wordt gebruikt, beschikt over drie sensoren die de temperatuur, het verouderingsproces en de stralingsbelasting controleren. Op basis hiervan kan het systeem zich in realtime aanpassen aan deze voor de betrouwbaarheid zeer kritische en deels sterk veranderlijke parameters. De kernen kunnen hun prestatielast onderling adaptief herverdelen en zo oververhitting voorkomen, wat schade aan het systeem voorkomt. Bij verhoogde straling of sterke veroudering werken ze redundant, zodat altijd een betrouwbare uitkomst wordt bereikt‟, legt Dr.-Ing. Markus Ulbricht uit. „Met onze eerste testversie hebben we vooral geleerd hoe het systeem ontworpen moet worden en waar mogelijke zwakke punten liggen. Het diende ook voor de analyse van het energieverbruik en de maximale kloksnelheid‟, voegt hij toe.

In de tweede fase wordt de ontwikkelde chip verder geoptimaliseerd en als laatste stap onderworpen aan een stralingsproef. Daarnaast wil het team van het IHP niet alleen meer inzetten op open-source systeemblokken, maar ook het ontwerp zoveel mogelijk met open-source tools implementeren en het volledige fouttolerante systeem open source beschikbaar stellen. Het project Scale4Edge loopt in zijn tweede fase tot eind december 2025.

Over Open Source:

Open Source verwijst naar open source software, hardware en methoden die vrij toegankelijk zijn. De bronnen kunnen vrij worden ingezien, gebruikt, aangepast en verspreid. De community stelt bij de verdere ontwikkeling standaarden en formaten vast. Een bekend voorbeeld is het open-source besturingssysteem Linux, dat sinds de jaren 1990 een alternatief vormt voor Windows en MacOS en wordt ingezet in high-performance, professionele toepassingen. Zonder licentiekosten en afhankelijkheden maakt Open Source ook universiteiten en hun studenten, evenals MKB, laagdrempelig toegang mogelijk tot deze technologische oplossingen.

Het IHP ontwikkelt en creëert open-source oplossingen op het gebied van micro-elektronica.

Via de GitHub-repository biedt het IHP toegang tot een open-source PDK voor de SG13G2-BiCMOS-technologie van het instituut, waarmee ontwerpen voor fabricage in het IHP-cleanroom kunnen worden gemaakt.

De open-source aanpak is voor micro-elektronische systemen een belangrijke component voor het realiseren van betrouwbare elektronica en het waarborgen van de technologische soevereiniteit van Duitsland en Europa. Het IHP levert met zijn onderzoek hieraan een belangrijke bijdrage.