Scale4Edge rozpoczyna drugi etap projektu: system tolerujący błędy przedstawiony podczas spotkania inaugurującego

Dr.-Ing. Markus Ulbricht zaprezentował podczas spotkania inauguracyjnego w Kaiserslautern wyniki IHP z pierwszego etapu projektu Scale4Edge. © edacentrum GmbH 2024/Andreas Vörg / Dr Markus Ulbricht przedstawił wyniki IHP z pierwszej fazy projektu Scale4Edge na spotkaniu inauguracyjnym w Kaiserslautern. © edacentrum GmbH 2024/Andreas Vörg

Demonstrator TETRISC-SoC przedstawiony w Kaiserslautern z opracowanym układem testowym w centrum. © IHP 2024/Franziska Wegner / The TETRISC SoC demonstrator presented in Kaiserslautern with the developed test chip in the centre. © IHP 2024/Franziska Wegner

Przyszłościowe specjalne procesory dla technologicznej suwerenności w Niemczech były tematem wspólnego wydarzenia projektów finansowanych przez Federalne Ministerstwo Edukacji i Badań (BMBF) KI-Mobil, KI-Power i Scale4Edge. W dwóch fazach będą rozwijane platformy rozwojowe dla przyszłościowych specjalnych procesorów (ZuSE) skupiające się na sprzęcie do zastosowań brzegowych oraz procesorach KI dla sektora motoryzacyjnego. Wydarzenie inaugurujące w Kaiserslautern rozpoczęło drugą fazę projektu w połowie lutego. Na początku omówiono rolę procesorów w niemieckich/europejskich wysiłkach na rzecz suwerenności półprzewodników. Uczestniczący partnerzy, których było około 30, zaprezentowali również wyniki pierwszej fazy. IHP – Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik z Frankfurtu (Oder) przedstawił demonstrator TETRISC-SoC dla adaptacyjnego i tolerancyjnego na błędy wielordzeniowego systemu. Układ opracowany na tej podstawie posiada cztery otwarte rdzenie RISC-V i jest zoptymalizowany do użytku w środowiskach krytycznych pod względem niezawodności, takich jak lotnictwo czy kosmonautyka.

Około 30 partnerów projektów BMBF-ZuSE obejmuje szeroki zakres specjalistyczny i zajmuje się problemami, na przykład w dziedzinie motoryzacji i przestrzeni kosmicznej. Wspólnie te zastosowania mają innowacyjne rozwiązania, które spełniają wysokie wymagania dotyczące wydajnej elektroniki, procesorów, mocy obliczeniowej przy jednoczesnej efektywności energetycznej, niezawodności, odporności i bezpieczeństwa. Podczas wydarzenia inaugurującego odbyła się ożywiona dyskusja na panelu, m.in. z Mario Brandenburgiem, parlamentarnym sekretarzem stanu BMBF, oraz trzema koordynatorami projektów, a także wśród uczestników. Po części wymiany zdań, kierownik projektu IHP Dr.-Ing. Markus Ulbricht odpowiedział na pytania dotyczące demonstratora TETRISC-SoC.

„W pierwszej fazie projektu Scale4Edge skupiliśmy się głównie na projektowaniu systemu tolerancyjnego z rdzeniami RISC-V. Opracowany układ testowy, który również znajduje się w prezentowanym demonstratorze, posiada trzy czujniki monitorujące temperaturę, proces starzenia się i obciążenie promieniowaniem. Na tej podstawie system może w czasie rzeczywistym dostosować się do tych krytycznych dla niezawodności i częściowo silnie zmieniających się parametrów. Rdzenie mogą adaptacyjnie rozdzielać obciążenie między sobą, unikając nadmiernego nagrzewania się, co zapobiega uszkodzeniu systemu. W przypadku zwiększonego promieniowania lub silnych efektów starzenia, pracują one redundantnie, zapewniając zawsze wiarygodny wynik na podstawie decyzji większości” – wyjaśnia Dr.-Ing. Markus Ulbricht. „Dzięki naszej pierwszej wersji testowej nauczyliśmy się głównie, jak zaprojektować system i gdzie mogą występować słabe punkty. Służyła również do analizy poboru mocy i maksymalnej częstotliwości taktowania” – dodaje.

W drugiej fazie opracowany układ będzie dalej optymalizowany i jako końcowy krok poddany testom na promieniowanie. Dodatkowo zespół IHP planuje nie tylko zwiększyć wykorzystanie otwartych bloków systemowych, ale także jak najbardziej opierać się na narzędziach open-source do projektowania i udostępnić cały system tolerancyjny jako open-source. Projekt Scale4Edge w drugiej fazie potrwa do końca grudnia 2025 roku.

O Open Source:

Open Source oznacza oprogramowanie, sprzęt i metodyki o otwartym kodzie źródłowym, czyli dostępne za darmo. Źródła można swobodnie przeglądać, wykorzystywać, modyfikować i rozpowszechniać. Społeczność ustala standardy i formaty dla dalszego rozwoju. Znanym przykładem jest otwarte systemy operacyjne Linux, które od lat 90. stanowią alternatywę dla Windows i MacOS, i są wykorzystywane w wysokowydajnych, profesjonalnych zastosowaniach. Bez opłat licencyjnych i zależności, open source umożliwia również uczelniom i ich studentom, a także małym i średnim przedsiębiorstwom, dostęp do tych rozwiązań na niskim progu wejścia.

IHP opracowuje i rozwija rozwiązania open-source w środowisku mikroelektroniki.

Za pomocą repozytorium GitHub IHP zapewnia dostęp do otwartego PDK (Process Design Kit) dla technologii SG13G2 BiCMOS, umożliwiając tworzenie projektów do produkcji w czystym pomieszczeniu IHP.

Podejście open-source jest ważnym elementem dla mikroelektronicznych systemów, umożliwiającym tworzenie zaufanej elektroniki i zapewnienie technologicznej suwerenności Niemiec i Europy. IHP wnosi w tym zakresie istotny wkład w swoją działalność badawczą.