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
Logo der RISC-V Foundation
© Fraunhofer IMS
Wir setzen in unseren SoC-Lösungen die RISC-V Technologie ein

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.

High Precision Readout IC for Accelerometers

Feinfühlige Elektronik zur Seismographischen Auswertung

High Resolution Delay Measurement in your ASIC

Hochauflösende Delay Messung in Ihrem ASIC

Wireless Current Sensor for Condition Monitoring

Drahtlose Zustandsüberwachung durch Messung des Nennstroms von Geräten

Inductive Position Sensor ASIC

Positionserkennung durch Amplitudenverschiebung der Magnetfelder

AIRISC - RISC-V Cores for Smart Embedded Sensing

Hochkonfigurierbare und anpassbare RISC-V-Prozessorsysteme für eine breite Palette von eingebetteten KI-Anwendungen

RISC-V Ökosystem

Status und Potenzial - Ergebnisse der Studie

Die ASPECT Studie wurde mit Mitteln des BMBF unter dem Förderkennzeichen 16ME0656K gefördert.

Unsere Technologien – Innovationen für Ihre Produkte

Sensor Frontends

Diese ersten Signalverarbeitungsstufen in Sensorsystemen verstärken, filtern und wandeln Sensorsignale und konvertieren sie in die digitale Form

Mixed Signal Design

Komplexe elektronische Funktionen werden zunehmend durch den eng verzahnten Entwurf von  analogen und digitalen Schaltungen realisiert

Integrated Sensors

Integrierte Sensoren können direkt in ein Schaltungsdesign einbezogen werden und ermöglichen miniaturisierte, effiziente Sensorsysteme

Hochtemperatur-Elektronik

Für Anwendungen mit bis zu 300°C Umgebungstemperatur steht am Fraunhofer IMS eine spezielle Technologie zur Verfügung

Neural Networks

Neuronale Netze erlauben vielfach eine hocheffiziente Signalanalyse direkt am Ort des Sensorsystems

»eHarsh-Seminar«

Intelligente Steuerung von Prozessen im Bereich Industrie 4.0 stellt das ILT in Ihrem Online-Seminar eHarsh vor

Unsere Technologbereiche – Unsere Technologien für Ihre Entwicklung

Integrierte Sensorsysteme

Hierzu gehören alle elektronischen Komponenten, die für die Sensorsignalaufbereitung verwendet werden.

Optische Systeme

Umfasst 3D-Sensoren, Hochgeschwindigkeits- Bildaufnahme, Detektion extrem schwachen Lichts sowie Bildgebung für wissenschaftliche Anwendungen.

Drahtlos- und Transponder Systeme

Beinhaltet die drahtlose Erfassung von Sensor- und Identifikationsdaten auch bei passiven Systemen.

 

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