Safety Alliance Möglichkeiten und Grenzen von Safety Chips

Viele Prozessoren, Mikrocontroller und FPGAs mit zusätzlichen »Safety Features« sind heute verfügbar. Sie sollen u.a. Implementierungs- und Kostenvorteile bei der Entwicklung funktional sicherer Automatisierungskomponenten bieten. Was sie leisten können, untersuchten Experten der Safety Alliance.

Die Auswahl der Prozessorplattform ist eine der wichtigsten, wenn nicht die entscheidende Frage zu Beginn einer Produktentwicklung. Sie entscheidet über die grundlegende Architektur des Hardware-Designs – und damit über die Performance und Funktionalität des zukünftigen Produkts, die Komplexität der notwendigen Diagnosemaßnahmen und letztendlich auch über den Preis.
Die Reduktion der notwendigen Sicherheitsplattform – zum Beispiel von bisher zwei Mikrocontroller-Chips auf einen einzigen – bietet nicht nur Kostenvorteile. Produktentwicklungen für die funktionale Sicherheit profitieren auch von geringerem Platzbedarf auf der Leiterplatte, einer reduzierten Leistungsaufnahme mit entsprechend optimiertem Wärmehaushalt und eventuell einer einfacheren Spannungsversorgung. Andererseits stellen die einschlägigen Normen und Standards hohe Anforderungen an die Architektur funktional sicherer Komponenten. Die individuelle Auslegung und Bewertung führt dabei immer wieder zu unterschiedlichen Interpretationen und Unklarheiten.
Was ist hinsichtlich der funktionalen Sicherheit nun mit einem einzigen Chip erreichbar? Ein mit Experten aus Beratungs- und Prüfinstituten sowie Herstellern von Safety-Komponenten besetztes Team der Safety Alliance (siehe auch »Kurzüberblick zur Safety Alliance und zur Arbeitsgruppe« am Ende des Artikels«) hatte sich daher als primäres Ziel die Klärung genau dieser Frage gesetzt. Systematisch analysierte das Team alle praktisch verfügbaren, aber auch theoretisch möglichen Ausprägungen von Plattformen. Dazu gehören klassische Multicore-Prozessoren, Multicore-Prozessoren mit Safety Features, FPGAs mit Softcores und ASICs. Besonders wichtig für die richtige Einordnung der Eigenschaften dieser Produkte vor dem Hintergrund der normativen Anforderungen war die Erfahrung der mitarbeitenden Experten des TÜV Süd, des TÜV Rheinland und der DGUV.