Die Entwicklung von analogen Schaltungen ist ein wichtiger Bestandteil der Halbleiterbranche, da diese für nahezu jede Anwendung in der Elektronik benötigt werden. Analoge Schaltungen werden in elektronischen Systemen verwendet, um analoge, elektrische Signale wie Ströme oder Spannungen zu erzeugen, aufzubereiten, zu verstärken oder zu filtern. Solche Signale stammen beispielsweise von Sensoren in Smartphones, welche unsere Umgebung überprüfen, wie z.B. Kameras, Mikrofone, Positionserkennung und viele andere. Die analogen Signale werden in weiterer Folge auf System-on-Chips digitalisiert und von Mikroprozessoren und Software weiterverarbeitet. Im Gegensatz zu digitalen elektronischen Schaltungen ist der Automatisierungsgrad der Entwicklung bei analogen Schaltungen jedoch sehr gering. Um diesen Prozess zu optimieren, arbeitet das Josef Ressel (JR) Zentrum an der FH Kärnten an einer automatisierten Beschreibung für Chip-Entwickler*innen auf globaler Ebene mit Infineon Technologies Austria als Unternehmenspartner. Die Forschungsarbeit zielt darauf ab, den Entwicklungsprozess von analogen Schaltungen zu automatisieren und durch Simulation mit CAD-Tools zu optimieren. Hierfür werden etwa neun Forscher*innen am Zentrum tätig sein und mit Software- und CAD-Tools arbeiten, um den Entwicklungsprozess zu beschleunigen und effizienter zu gestalten.

Arbeits- und Wirtschaftsministerium fördert JR-Zentrum zur Entwicklung innovativer elektronischer Produkte

Bisher haben Chip-Entwickler*innen viel Zeit mit Routineaufgaben wie der Überarbeitung von Grundschaltungsblöcken mit bereits gegebener Funktionalität in bestehenden Technologien verbracht, um eine Kostensenkung zu ermöglichen. Arbeits- und Wirtschaftsminister Martin Kocher betont das große Potential, der Chipindustrie für Österreich: „Österreich ist im Bereich der Mikrochips einer der führenden Standorte in Europa, dadurch werden langfristig Arbeitsplätze gesichert und Wohlstand generiert. Durch die Automatisierung von Routineaufgaben wird Zeit für innovative Entwicklungsaufgaben frei. So wird dieses JR-Zentrum einen wichtigen Beitrag dazu leisten, die Qualität elektronischer Produkte zu verbessern und ihre Kosten zu senken. Davon wird nicht nur die Halbleiterindustrie profitieren, sondern auch kleine Unternehmen sowie Universitäten und Fachhochschulen. In der Folge sind neue Möglichkeiten, hochqualifizierte Arbeitsplätze und umweltfreundlichere elektronische Systeme für unser tägliches Leben zu erwarten.“ Die Entwicklung von grundlegenden integrierten Schaltungsblöcken zu automatisieren trägt dazu bei, die Arbeitszeit von Expert:innen für innovative neue Entwicklungsaufgaben freizugeben und somit die Wettbewerbsfähigkeit in der Halbleiterbranche zu stärken.

Analoge Schaltungen: Das Handwerk der digitalen Welt

Bei der Entwicklung von analogen Chips ist es von hoher Bedeutung höchste Sorgfalt und Präzision anzuwenden, um sicherzustellen, dass Interaktionen mit der „Außenwelt“ korrekt und zuverlässig am Chip verarbeitet werden können. Santiago Sondón, Leiter des Josef Ressel Zentrums an der FH Kärnten: „Die Welt wurde digitalisiert, aber sie ist immer noch von Natur aus analog, wie wir Menschen es sind. Die Intelligenz in unseren Mobiltelefonen, Autos und Smart Homes erfordert eine Technologie, die diese digitalen Gehirne mit der realen Welt verbindet, wie wir es auch mit unseren Sinnen tun. Die elektronischen Schaltungen, die diese Funktion umsetzen, werden als analog bezeichnet.“ Während die digitale Elektronik weitgehend von der Automatisierung profitiert hat, ist das analoge Design immer noch ein Handwerk. Das Zentrum wird die Art und Weise, wie diese analogen Schaltungen erstellt werden, revolutionieren, indem es den Ingenieur*innen hilft, ihre Arbeit zu optimieren und bessere Ergebnisse in kürzerer Zeit zu erzielen. Insgesamt wird dies zu mehr Innovation, sowie einer Verbesserung der Qualität und der Kosten bei der Herstellung elektronischer Produkte führen, führt JR-Zentrumsleiter Santiago Sondón, weiter aus.

Fördermodell Josef Ressel Zentrum

In Josef Ressel Zentren wird anwendungsorientierte Forschung auf hohem Niveau betrieben, hervorragende Forscher:innen kooperieren dazu mit innovativen Unternehmen. Für die Förderung dieser Zusammenarbeit gilt die Christian Doppler Forschungsgesellschaft international als Best-Practice-Beispiel. Josef Ressel Zentren werden vom Bundesministerium für Arbeit und Wirtschaft (BMAW) und den beteiligten Unternehmen gemeinsam finanziert. Die Laufzeit mit Fokus auf anwendungsorientierter Forschung ist mit fünf Jahren begrenzt.