Europaweites Forschungsprojekt entwickelt neuartige Sensorsysteme für das autonome Fahren und Fliegen
Roboterautos oder Flugtaxis für den Personen- und Gütertransport – effizient, energiesparend, unbemannt. Bei einem gro?angelegten Forschungsvorhaben werden neuartige Sensorsysteme entwickelt, die die Zukunftsvision vom autonomen Fahren und Fliegen bald Realit?t werden lassen sollen. Durch innovative Mikroelektrik k?nnte damit auch der Energieverbrauch – verglichen mit heutiger Technik – um etwa 90 Prozent reduziert werden. Das europaweite Vorhaben, bei dem 27 Partner aus Forschung und Industrie zusammenarbeiten, wird mit insgesamt rund 48 Millionen Euro gef?rdert, auf deutscher Seite u. a. vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF). Die Universit?t Paderborn ist mit dem Fachgebiet Sensorik an dem Projekt beteiligt. Das aus 14 Organisationen bestehende deutsche Konsortium wird von der Robert Bosch GmbH geleitet.
FD-SOI-Technologie für schnellere Schaltung
Die Mobilit?t der Zukunft erfordert leistungsf?hige Sensoren und Steuerungssysteme, sowohl für das autonome Fliegen als auch für das autonome Fahren. ?OCEAN12“ ist der Titel des ?ffentlich gef?rderten Projekts, das dafür bis Ende 2021 praxistaugliche Technologien entwickeln soll. Die Abkürzung steht für ?Opportunity to Carry European Autonomous driving further with FDSOI technology up to 12nm node“. Prof. Dr. Ulrich Hilleringmann, Leiter des Fachgebiets Sensorik an der Universit?t Paderborn, erkl?rt, was dahintersteckt: ?Die sogenannte FD-SOI-Technologie (Fully-Deplected-Silicon-on-Insulator) erm?glicht die Herstellung eines besonderen Feldeffekttransistortyps, durch den Schaltzeiten deutlich kürzer und Leckstr?me reduziert werden. Auch die Energiebilanz der einzelnen Transistoren wird damit erheblich verbessert. Ein weiterer positiver Effekt ist mit der geringeren Empfindlichkeit gegenüber ionisierender Strahlung verbunden. So wird u. a. die Zuverl?ssigkeit der digitalen Speichereinheiten optimiert“.
Umgebungsdaten werden verarbeitet
Gemeinsam entwickeln die Projektpartner unterschiedliche Komponenten, die die Umgebungsdaten von Fahrzeugen und Flugzeugen nicht nur erfassen, sondern auch ganz konkret verarbeiten k?nnen. Dazu z?hlen Umfeldsensoren wie Kameras oder Radarsensoren und Mikroprozessoren. Die Daten werden sp?ter in Steuerbefehle für nachgelagerte Komponenten wie die Lenkung beim Auto oder die Antriebssteuerung beim Flugger?t umgewandelt.
An der Universit?t Paderborn entwickeln die Wissenschaftler*innen um Hilleringmann in Zusammenarbeit mit Dr. Christian Hedayat, Abteilungsleiter des Fraunhofer-Instituts für Elektronische Nanosysteme (ENAS), ein hocheffizientes Werkzeug für sogenannte Mixed-Signal Systeme, die sowohl analoge als auch digitale Signale verarbeiten. Dabei entsteht ein Tool, das rechnergestützte Entwürfe von elektronischen Systemen anfertigt und eine umfassende Charakterisierung der Schaltungen basierend auf der FD-SOI-Technologie erlaubt. ?Mit der Modellierungs- und Simulationsmethode k?nnen innerhalb kürzester Zeit die wichtigsten Eigenschaften der Mixed-Signal-Kernschaltungen zur Frequenzsynthese oder Takt- und Datenwiederherstellung vollst?ndig charakterisiert werden. Dadurch wird letztendlich ein robuster Systementwurf gew?hrleistet“, so Hilleringmann.
Maximale Energieeffizienz
FD-SOI-Technologie ist als Fertigungsansatz für Halbleiter der Schlüssel zur Energieeffizienz: Eine zus?tzliche Isolationsschicht im Chip reduziert sogenannte Leckstr?me, also solche, die abseits der eigentlichen Leitung flie?en. ?Das führt zu einer deutlichen Senkung des Stromverbrauchs und gleichzeitig zu h?heren Rechengeschwindigkeiten“, erkl?rt Hilleringmann. ?Ziel des Projekts ist, dass neue Sensorsysteme für zukünftige Mobilit?tskonzepte bis zu 90 Prozent weniger verbrauchen als heutige“, sagt Dr. Tilman Gl?kler von Bosch, Koordinator des deutschen OCEAN12-Konsortiums. Entsprechende Sensorsysteme sollen auf einem sogenannten SoC (System on Chip) integriert werden. Auf ein vergleichbares Verfahren setzen auch Einplatinencomputer, bei denen fast alle Funktionen eines programmierbaren Systems auf einem Chip implementiert werden. Das erm?glicht u. a. besonders kleine Sensorsysteme.
Bei dem Vorhaben arbeiten Experten aus den Bereichen Halbleitertechnik, Elektronik, Luftfahrt- und Automobiltechnik zusammen. Neben Bosch und der Universit?t Paderborn sind aus Deutschland die AED Engineering GmbH, Airbus Defence and Space GmbH, Audi AG, die Eberhard Karls Universit?t Tübingen, Fraunhofer EMFT, Fraunhofer IIS, Fraunhofer IPMS, Globalfoundries, Unity Semiconductor GmbH, MunEDA GmbH, die Technische Universit?t Dresden und die Universit?t der Bundeswehr München an OCEAN 12 beteiligt. Das Gesamtvolumen liegt bei rund 103 Millionen Euro.
Website: https://www.elektronikforschung.de/projekte/ocean12
Nina Reckendorf, Stabsstelle Presse und Kommunikation
