Entwickler-Interview ASIC-Design mit Virtuellen Prototypen

Dr. Andreas Mauderer (links) von der Robert Bosch GmbH im Interview zur modellbasierten ASIC-Entwicklung auf der MATLAB Expo 2017.
Dr. Andreas Mauderer (links) von der Robert Bosch GmbH im DESIGN&ELEKTRONIK-Interview zur modellbasierten ASIC-Entwicklung auf der MATLAB Expo 2017.

Neuartige "Virtuelle Prototypen" modellieren ein gesamtes SoC in SystemC. Die Kombination mit modellbasierter Entwicklung für die Signalverarbeitung reduziert ASIC-Entwicklungszeiten erheblich.

DESIGN&ELEKTRONIK: Herr Dr. Mauderer, Sie beschäftigen sich mit dem Virtual Prototyping für integrierte Schaltungen in Sensorapplikationen, geben Sie uns einen kurzen Überblick?

Dr. Andreas Mauderer: Wir entwickeln seit nahezu 50 Jahren applikationsspezifische integrierte Schaltungen, sogenannte ASICs für zahlreiche Anwendungen im Automobil. Unter anderem entwickeln wir spezielle Sensor-ASICs für Beschleunigungs-, Drehraten- oder Ultraschallsensoren.

Das Herzstück des Schleuderschutzes ESP (Elektronisches Stabilitätsprogramm) ist zum Beispiel ein solcher Drehratensensor, der Drehbewegungen des Autos um seine Hochachse erfasst, damit das System das Fahrzeug in kritischen Situationen sicher in der Spur hält. Unsere Sensoren werden zudem für hoch- und vollautomatisiertes Fahren immer wichtiger.

Im Sensor übernimmt der ASIC die Vorverarbeitung der Sensorsignale, bevor diese an das verarbeitende Steuergerät geschickt werden. Diese Mixed-Signal-Signalverarbeitungs-ASICs übernehmen zusätzlich die A/D-Wandlung der Sensorsignale. Häufig enthalten diese Bausteine neben der eigentlichen Schaltung noch verschiedene Prozessoren, auf welchen Software läuft.

Unsere ASICs werden somit zu Systems-on-Chip (SoCs) (Bild1). Sicherheitskritisches Sensor-ASICs enthalten für die Signalauswertung zahlreiche Sicherheits- und Überwachungsfeatures und bekommen verschiedenste Kommunikationsprotokolle implementiert, so dass sie direkt z.B. an einen CAN-Bus oder den SPI-Port eines Microcontrollers angeschlossen werden können (Bild 2).

Findet das Anwendungen über den Automotive-Bereich hinaus?

Über die Bosch-Tochter Bosch Sensortec bieten wir technisch ähnliche Sensoren für das Consumer-Segment an. Diese Sensoren finden Ihren Einsatz dann in Smartphones, Tablets, Wearables, Gaming- oder Internet-of-Things-Produkten.

Mittlerweile enthält mehr als jedes zweite Smartphone weltweit mindestens einen Sensor von Bosch Sensortec. Der größte Unterschied zu unseren Automotive-Produkten liegt in den Robustheitsanforderungen bezüglich Spannungsfestigkeit, Temperaturbeständigkeit, EMV- und ESD-Störfestigkeit.

Möchten Sie ASIC vs. FPGA etwas weiter ausführen?

Beide Technologien haben spezifische Vorteile. Bosch fertigt Halbleiter-Chips in verschiedenen Ausführungen seit nahezu 50 Jahren. Hohe Stückzahlbedarfe und die geringeren Herstellkosten von ASICs überkompensieren die im Vergleich zu FPGAs deutlich höheren Entwicklungskosten, sodass Bosch in den meisten Fällen auf ASICs zurückgreift.