Deutsche Forschungstechnologie Ultra-HD-Kameras müssen günstiger und leistungsfähiger werden

Wissenschaftler am Fraunhofer IIS/EAS arbeiten gemeinsam mit Dream Chip Technologies an einem 3D-Mikrochipaufbau für Ultra-HD-Kameras. Durch eine platz- und stromsparende Speicheranbindung sollen die Videokameras kostengünstiger und leistungsfähiger werden.

In Ultra-HD-Technik müssen Videokameras viermal so viele Bildpunkte aufnehmen wie mit Full-HD-Auflösung. Zusätzlich steigen die Datenmengen, die in derselben Zeit verarbeitet werden müssen, erheblich. Heute sind Kameras in 4K-Technik meistens sehr teuer und häufig werden nicht alle Anforderungen erfüllt, zum Beispiel in Bezug auf Hochgeschwindigkeitsaufnahmen. Die klassische Aufbautechnik stößt an ihre Grenzen, wenn wichtige Leistungsparameter noch weiter erhöht werden sollen und die Systeme gleichzeitig immer kleiner und energiesparender werden sollen. Ein 3D-Mikrochipaufbau könnte die hohen Anforderungen an die Elektronik lösen.

Forscher des Fraunhofer Institutsteils Entwurfsautomatisierung EAS des Instituts für Integrierte Schaltungen (IIS) haben einen 3D-Chipaufbau entwickelt, der besonders große Systemleistungen trotz kompakter Anordnung der Bauteile ermöglichen soll. Dazu wurden ein Prozessor und ein Wide-I/O-Speicher auf einer Trägerschicht (Interposer) im selben Gehäuse angeordnet. Auf diese Weise wird eine hohe Bandbreite bei der Datenübertragung zwischen Prozessor und Wide-I/O-Speicher erreicht.

Durch die dreidimensionale Integrationstechnik wird das elektronische System insgesamt kleiner als klassische Aufbauten mit standardisierten Bauteilgrößen. Dies führt zu kürzeren Leitungen zwischen den einzelnen Komponenten. Daten zwischen den Bauteilen lassen sich schneller übertragen und eine signifikante Steigerung von Bildfrequenz und Datenrate wird erreicht.

Aufbauend auf dem Chipentwurf arbeiten die Wissenschaftler nun gemeinsam mit dem deutschen Elektronikdesign-Unternehmen Dream Chip Technologies an der Realisierung einer besonders platz- und energiesparenden Speicheranbindung für Videokameras.

Ein erster Prototyp soll Ende 2015 fertig sein. Ziel des Projektes ist es, Datenübertragungsraten zwischen Speicher und Prozessor von bis zu 400 Gbit/s zu erzielen. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand mit 120.000 Euro unterstützt.