Das Ende der monolithischen SoC-Ära

Chiplet-basierte Fusionchips werden dem Fortschritt in der Automobilentwicklung einen gewaltigen Push geben. Gewöhnliche monolithische System-on-Chips scheitern bereits heute an ihrer eingeschränkten Flexibilität. 

Das Streben nach Flexibilität, Skalierbarkeit und hoher Leistungsfähigkeit bei künftigen Halbleiterbausteinen, ist dem Fortschritt geschuldet, dass künftige Automobile eine extreme Rechenleistung benötigen. Wohlwissend, dass traditionelle monolithische System-on-Chip-(SoC)-Designs an ihre technischen Grenzen stoßen, rücken sogenannte Chiplets in den Mittelpunkt aktueller Entwicklungsprojekte.

Mit dem Vordringen KI-gestützter Entscheidungssysteme für autonomes Fahren ermöglichen Chiplets es den Entwicklungsabteilungen, Innovationszyklen zu entkoppeln und sicherzustellen, dass Plattformen für künftige Entwicklungen adaptierbar bleiben. Dabei ist jedes Chiplet derart konzipiert, dass es zunächst unabhängig eine eigenständige Funktion bietet und mit weiteren Chiplets modular kombiniert wird, wie es das Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) erklärt.

Schneller zum Chipdesign

Nach deren Ansicht lassen sich somit relativ aufwandsarm maßgeschneiderte Lösungern für kundenspezifische Anwendungen schaffen. Speziell für die Automobilbranche ist die Chiplets-Architektur in allen Belangen vorteilhaft, wie es Christiane Köllner in ihrem Artikel Was macht Chiplets so attraktiv? beschreibt. 

Und laut den Forschenden des Fraunhofer IZM können die Halbleiterentwickelnden durch das Zerlegen des zuvor monolithischen Single-Chip-Designs in kleinere, besser handhabbare Komponenten "die Vorteile bestehender, bewährter Technologien nutzen und sich gezielt auf die Entwicklung neuer und innovativer Komponenten konzentrieren". Das soll zu einem spürbar schnelleren und effizienteren Designprozess führen. Laut dem auf Intelligence und Intellectual Property (IP) spezialisiertem Technologieunternehmen PatSnap sind bis zu 25 % kürzere Gesamtentwicklungszeiten möglich.

Chiplet-Initiative für die moderne Mobilität

Das gelingt auch deshalb, weil sich anstatt der Neuentwicklung einer neuen Chipgeneration, bewährte Chiplets (beispielsweise für I/O oder Speicher-Controller) in mehreren Produkten unverändert übernommen werden können. Und weil das Gesamtsystem in unabhängige Funktionseinheiten unterteilt ist, können verschiedene Teams zeitgleich an unterschiedlichen Chiplets arbeiten. Dies entkoppelt die Entwicklungszyklen von komplexen Logik-Einheiten und standardisierten Komponenten.

Diese und weitere Vorteile waren im Übrigen für einige der führenden Akteure aus der europäischen Mobilitäts-, Halbleiter- und Softwarebranche Anlass genug, zusammen mit Forschungspartnern eine gemeinsame Initiative für Chiplet-Technologie im Automobilbereich zu gründen. Im Rahmen des auf drei Jahre angesetzten europäischen Forschungsprojekts CHASSIS (Chiplet-based Hardware Architectures for Software-Defined Vehicles) soll so die Entwicklung, Standardisierung und Industrialisierung der Chiplet-Technologie für softwaredefinierte Mobilität vorangetrieben werden.

Ziel ist ein Chiplet-Ökosystem

Unter den 18 Projektmitgliedern finden sich auch die großen europäischen OEMs wie BMW, Renault/Ampere und Stellantis sowie der Automobilzulieferer Valeo. Seitens der Halbleitersparte sind Arteris, Axelera AI, Bosch, Infineon, Menta, NXP, Tenstorrent wie auch der EDA-Technologieanbieter Siemens und der Softwareanbieter TTTech-Auto vertreten. Gemeinsam mit den Forschungseinrichtungen CEA, CHIPS-IT, imec sowie zwei Fraunhofer-Institute als zentrale Akteure in der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland FMD und der europäischen APECS-Pilotlinie wollen sie in kürzester Zeit eingrenzübergreifendes Chiplet-Ökosystem aufbauen.