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Smarte Sensoren

Kundenspezifische ICs gegen Abkündigungen

21. März 2022, 10:07 Uhr | Richard Mount, Director Sales von Swindon Silicon Systems

Neben anderen Vorteilen eröffnen ASICs den Herstellern von Smart Sensors die Möglichkeit, sich die Versorgung mit ICs über die Lebenszeit ihrer Produkte zu sichern.

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Die Nachfrage nach ICs ist von 1919 bis 2021 um 17 Prozent gestiegen und die Lieferketten sind immer noch dabei, sich von den Auswirkungen der Corona-Pandemie zu erholen. Zusätzlich zu den daraus resultierenden Schwierigkeiten macht es die Obsoleszenz-Problematik noch schwieriger, die Versorgung mit Bauelementen sicher zu stellen.

Intelligente Sensoren sind Schlüsselkomponenten für das Industrial Internet of Things (IIoT), das die physikalische mit der digitalen Welt verbindet. Wie auch immer sich OEMs von ihren Wettbewerbern technisch und wirtschaftlich unterscheiden wollen, ASICs haben sich in der Vergangenheit als ein probates Mittel erwiesen, dieses Ziel zu erreichen.

ASICs sind speziell auf die jeweiligen Einsatzanforderungen der Produkte des Kunden zugeschnitten und optimiert. Deshalb können die Anwender mit Hilfe von ASICs ihren Systemen zu einer besseren Leistungsfähigkeit, kleineren Baugröße und einer geringeren Leistungsaufnahme verhelfen, als wenn sie die Geräte mit Standard-Komponenten aufbauen würden. Zudem können sie auf Basis von ASICs den eigenen IP besser schützen: Das Re-Engineering von ASICs ist sehr schwierig und sie lassen sich auch kaum in anderen Designs wiederverwenden.

Die Zeit, die von dem Start der Entwicklung bis zur Markteinführung eines Produkts vergeht (Time to Market) spielt in den Überlegungen eine wichtige Rolle. Sie sollte so kurz wie möglich sein. Da trifft es sich gut, dass ASICs heute nicht mehr wie in der Vergangenheit von grundauf jedesmal neu entwickelt werden müssen. Die ASIC-Entwickler verfügen heute über Bilbliotheken, die die Basis für die jeweilige kundenspezifische Entwicklung bilden. Das verkürzt die Entwicklungszeit deutlich. Swindon hat eine umfangreiche IP-Bibliothek aufgebaut. Zusammen mit dem erfahrenen Design-Team können lässt sich die Entwicklungszeit auf ein Minimum reduzieren.

Sobald die Systemhersteller Standard-ICs in ihrem Design einsetzen, muss die Langzeitverfügbarkeit geklärt werden. Standard-ICs kündigen ihre Hersteller aus verschiedenen Gründen ab. So führen die IC-Hersteller gerne Upgrades ihrer Standard-ICs während ihrer Lebenszeit durch. Das kann aber zu Schwierigkeiten führen, wenn das Upgrade nicht zu den existierenden Kundenanforderungen kompatibel ist.

Auch wenn die Zahl der verkauften ICs eine bestimmte Schwelle unterschreitet und die Lieferung dieses IC-Typs für den Hersteller nicht mehr wirtschaftlich sinnvoll ist, wird er die Produktion auslaufen lassen und ein Last Time Buy (LTB) ankündigen.

Wer ein ASIC bei Swindon Silicon Systems designen und fertigen lässt, kann sicher sein, dass es neben ihm keinen weiteren Kunden gibt und die Komponenten niemals auf den Massemarkt kommen. Anders als Standard-ICs können ASICs also über die gesamte Lebenszeit des Kundenprodukts geliefert werden.

Was im Umfeld eines ASICs vor allen veralten könnte, sind der Fertigungsprozess in der Foundry und das Packaging. ASICs werden aber von vorne herein daraufhin entworfen, nicht abgekündigt zu werden. Falls ein IC über einen Zeitraum von 15 Jahren geliefert werden soll, wird der ASIC-Hersteller einen geeigneten Fertigungsprozess wählen.

Und selbst wenn einmal der seltene Fall eintreten sollte, dass der Prozess oder die Gehäusetechnik nicht mehr weiter fortgeführt werden können und sie abgekündigt werden müssen, lässt sich die Situation zur Zufriedenheit des Kunden managen. Gerade für veraltete Packaging-Techniken können in der Praxis sehr einfach geeignete alternative Quellen gefunden werden.

Falls die Prozesstechnik nicht mehr weiter fortgeführt werden kann, unterrichtet die Foundry den ASIC-Hersteller darüber mindestens zwei Jahre zuvor. Das lässt ausreichend Zeit, um geeignete Alternativen zu finden. Wie sie konkret aussehen, hängt davon ab, in welcher Lebensphase sich die Kundenprodukte jeweils befinden. Ist das Produkt seinerseits bereits im letzten Jahr seiner Lebenskurve, dann wird der Kunde beispielsweise vom LTB Gebrauch machen und gehäuste Chips auf Vorrat einkaufen.

Falls die Obsoleszenz früher im Lebenszyklus des Produkts auftritt, verbietet sich ein LTB gehäuster Chips meist aus wirtschaftlichen Gründen. Dann besteht die nächstliegende Alternative darin, Wafer über den LTB zu kaufen. Denn Wafer lassen sich ohne große Schwierigkeiten über 30 Jahre unter Stickstoffatmosphäre lagern. Aus dieser Die-Bank kann sich der ASIC-Hersteller bedienen und die Lieferungen nach Kundenwunsch durchführen.

Eine weitere Möglichkeit: Der ASIC-Hersteller portiert das Design auf einen neuen Fertigungsprozess – entweder in derselben Foundry oder er wechselt zu einer anderen. Falls dieser Weg beschritten werden soll, steht dem ASIC-Kunden darüber hinaus der Weg offen, die Leistungsfähigkeit dieses Produktes zu verbessern, indem die Möglichkeiten des neuen Prozesses voll ausgeschöpft werden. Will er dies nicht, kann das ursprüngliche Performance-Level beibehalten werden.

Bei all dem ist es wesentlich, dass der Kunde sehr früh in den Entscheidungsprozess einbezogen wird, denn er muss die Entscheidung auf Basis seiner wirtschaftlichen Erwägungen treffen. Der ASIC-Hersteller kann ihn dabei beratend zur Seite stehen und über die Vor- und Nachteile der verschiedenen Möglichkeiten aufklären. Dadurch spart er sich schlussendlich ein teures Re-Design und eine teure Re-Qualifizierung sparen.

Über die kommenden Jahre werden viele Hersteller in intelligente Sensoren investieren und sie stehen vor der Wahl, entweder auf Standard-ICs oder ASICs zu setzen. Der Weg über kundenspezifische ICs öffnet den Systemherstellern nicht nur die Möglichkeit, sich vom Wettbewerb zu differenzieren, sondern sichert ihnen auch die sichere Versorgung mit ICs über die Lebenszeit ihrer Produkte.