System-on-Chip Design

Angefangen bei einfachen Ablaufsteuerungen für unsere smarten Sensorsysteme bis hin zu hochkomplexen Mikrokontroller basierten SoC-Lösungen bieten wir ein umfangreiches Portfolie an Lösungen aus dem Bereich der digitalen Schaltungstechnik.

Unsere Expertise umfasst hierbei sowohl Entwicklungen auf FPGA-Basis als auch von kundenspezifischen ASIC-Lösungen in einer für die jeweilige Anwendung ausgewählten Halbleiter-Technologie. Das Spektrum der angebotenen Leistungen erstreckt sich hierbei von Konzept- und Machbarkeitsstudien, über die Erstellung kompletter Designs, des Designsupports beim Kunden bis hin zur Übernahme des kompletten Supply-Chain Management.

Für unsere SoC-Lösungen und Smarten Sensorsysteme forscht und entwickelt die Kompetenz System-On-Chip Design unter anderem an den folgenden Themen:

• Digitale Signalverarbeitung
• Ablaufsteuerungen
• Kommunikationsschnittstellen (I2C, SPI etc.)
• Mikrocontroller basierte SoC (RISC-V, ARM, etc.)
• Funktionale Sicherheit und Cybersicherheit für kritische Applikationen in den Bereichen Luftfahrt, Automotive und Industrie
• Effiziente Hardware für Inferenz und Training von Neuronalen Netzen

Ein Schwerpunkt lag in den letzten Jahren in der Entwicklung einer eigenen Implementierung der RISC-V Instruction Set Architecture (ISA) mit Namen AIRISC. Fokus war hierbei der Einsatz in Embedded-Systemen, also eine ressourcensparende und dennoch effiziente Variante. In der aktuellen Version wird der Instruktionssatz RV32IMC unterstützt. Erweiterungen für Floating-Point Operationen (F) sowie atomare Operationen (A) befinden sich derzeit in der Entwicklung und werden in Kürze verfügbar sein.

Neben der Implementierung des Standards forscht die Kompetenz System-On-Chip Design an spezifischen Erweiterungen des Instruktionssatzes, unter anderem im Bereich der künstlichen Intelligenz. Hierdurch eignet sich der AIRISC optimal als Rechenplattform für das ebenfalls am Fraunhofer IMS entwickelte Software-Framework für künstliche Intelligenz auf eingebetteten Systemen AIfES.

Ein weiterer Schwerpunkt unserer SoC-Lösungen für Smarte Sensorsysteme ist der Bereich der funktionalen Sicherheit sowie der Cyber-Security. Im Bereich der funktionalen Sicherheit forschen und entwickeln wir an Hardware-Strukturen für die Vermeidung und Erkennung von Fehlerverhalten unserer SoC-Lösungen, wie beispielsweise der Umsetzung von RISC-V basierten Lockstep-Prozessoren.

Als Basis für die Absicherung unserer SoC-Lösungen und smarten Sensorsysteme gegenüber Cyberatacken dienen am Fraunhofer IMS entwickelte so genannte physically unclonable functions (PUFs), welche als cryptografische Schlüssel für die Ver- und Entschlüsselung von Software und/oder Daten auf unseren SoC-Lösungen und smarten Sensorsystemen dienen.

AIRISC - RISC-V-basierter 32-Bit-Prozessor AIRISC@embedded world 2022

Unser Kollege Alexander Utz erläutert Ihnen unsere neueste KI-Beschleunigung für die Auswertung von Sensordaten am Beispiel von EKG-Daten.