Forschung
Forschungsprojekte Mixed-Signal-Schaltungen

FORSCHUNGSPROJEKTE MIXED-SIGNAL-SCHALTUNGEN

Analog/Mixed-Signal-Entwurf

  • GaN-on-Si
    Die GaN-on-Si-Prozesstechnologie ermöglicht eine vollständig integrierte Lösung für die zukünftige Leistungselektronik, einschließlich hoher Effizienz, geringer Größe und minimierter parasitärer Effekte. Abhängig von dem Grad der GaN-Integration, der erreicht werden kann, werden zusätzliche monolithische Integrationsmärkte damit angesprochen. Während dies eine bedeutende Chance für Innovation und Differenzierung bietet, ist ein Mindestschwellenwert für die Integration erforderlich, bevor dies erreichbar wird. Ziel dieses Projekts ist es, die Optionen und Einschränkungen für die monolithische GaN-Integration zu untersuchen - um Erfahrungen zu sammeln, Entwurfsmethodiken zu entwickeln und Feedback zur Prozessentwicklung zu geben.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Bernard Wicht
    Team: Maik Kaufmann
    Jahr: 2020
    Förderung: Industrie
    Laufzeit: 01.10.2017 – 31.09.2020
  • Vollintegrierte und systemoptimierte Elektroniklösungen am Solarmodul (Voyager-PV)
    Seit nunmehr drei Jahrzehnten wird in Wissenschaft und Industrie die Idee von direkt ins Solarmodul integrierten Wechselrichtern verfolgt. Mit solchen AC-Solarmodulen werden enorme Kosten- und Qualitätsvorteile möglich. Ziel im Projekt ist es, die technologischen Voraussetzungen für eine drastische Kostenreduktion bei der PV-Kleinst-Anlagenelektronik zu schaffen, bei gleichzeitiger Erfüllung der in diesem Segment deutlich höheren Zuverlässigkeits- und Lebensdaueranforderungen und der neuen zukünftigen Anforderungen hinsichtlich Netzdienlichkeit, Digitalisierung und Sicherheit.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Bernhard Wicht
    Team: Christoph Hillmer
    Jahr: 2020
    Förderung: BMWi 7. Energieforschungsprogramm „Innovationen für die Energiewende“
    Laufzeit: 01.04.2020 – 31.03.2023
  • Erforschung rekonfigurierbarer, passiver Mikroelektronik-Bauelemente für Energieeffizienz und Flexibilität (ERMI)
    Das geplante Forschungsvorhaben dient der Nutzung von neuartigen rekonfigurierbaren passiven Bauelementen für integrierte energieeffiziente Spannungswandler zur lokalen Spannungsversorgung (Point-of-Load). Ziele sind eine erhöhte Energieeffizienz und ein phasenangepasster Schaltungsentwurf. Besonders wichtig ist dies bei mehrphasigen Wandlern, die eine Vielzahl paralleler Induktivitäten verwenden, um die steigenden Anforderungen an hocheffiziente und leistungsfähige Spannungsversorgungen für moderne Mikrocontroller und Prozessoren in wichtigen Wachstumsfeldern wie Mobilität, Industrial, Energie und Biomedizin zu erfüllen.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Bernhard Wicht
    Team: Ferdinand Pieper
    Jahr: 2019
    Förderung: BMBF „Forschung für neue Mikroelektronik“ (ForMikro)
    Laufzeit: 01.10.2019 – 31.09.2023
  • Multi-Energy Harvesting (MEH) - Flexible Plattform für Energiesammelsysteme für die Gebäudeautomation
    Im Rahmen des Projektes wird ein Plattformkonzept für Komponenten intelligenter Gebäudeautomationssysteme entwickelt, das als Grundlage zukünftiger Sensoren und Aktoren der nächsten Generation dient. Charakteristisches Merkmal bei diesem Plattformkonzept ist der besonders geringe Energiebedarf und gleichzeitig die besonders niedrige Versorgungsspannung. Diese Merkmale ermöglichen in Kombination mit dem Energieernten aus unterschiedlichen Quellen (Multi-Energy-Harvester) einen längeren Betrieb mit weniger Batteriezellen im Vergleich zu bestehenden Systemen.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. H. Blume, Prof. Dr.-Ing. B. Wicht, Jun.-Prof. Dr.-Ing. G. Payá Vayá
    Team: M.Sc. Moritz Weißbrich, M.Sc. Lars-Christian Kähler
    Jahr: 2019
    Förderung: BMBF
    Laufzeit: Oktober 2018 - März 2021
  • Getaktete Spannungswandler mit digitaler Regelung
    Bewertung der Vor- und Nachteile einer Verlagerung der Regelung in die "Digitaldomäne". Erarbeitung von Lösungsvorschlägen für die system- und schaltungstechnischen Herausforderungen und prototypische Realisierung.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Bernhard Wicht
    Team: Samuel Quenzer-Hohmuth
    Jahr: 2018
    Förderung: Industrie
    Laufzeit: abgeschlossen
  • Hochintegrierte Strommesschaltungen für hochperformante Leistungselektronik
    Entwicklung von Schaltungs- und Systemkonzepten für hochintegrierte Strommessung mit Potentialtrennung für Motoren und DCDC-Wandler in verschiedenen Leistungsklassen.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Bernhard Wicht
    Team: Tobias Funk
    Jahr: 2018
    Förderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung / Robert Bosch GmbH
    Laufzeit: abgeschlossen
  • Hochintegrierte ACDC-Wandler als Kleinstnetzteile für direkten 230-V-Netzbetrieb von Integrierten Schaltungen (HAWIS)
    Forschung an Schaltungs- und Systemkonzepten für ACDC-Wandler (Gleichrichter) zum direkten Anschluss eines ICs bzw. daraus aufgebauter Elektroniksysteme am 230V-Netz mit der Motivation, externe großvolumige Netzteile einzusparen und optimale Leistungseffizienz betriebsabhängig einzustellen.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Bernhard Wicht
    Team: Daniel Lutz
    Jahr: 2018
    Förderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung
    Laufzeit: abgeschlossen
  • Gate-Treiber mit digitaler Schaltflankenregelung
    Erforschung, Modellierung und Optimierung des Schaltverhaltens verschiedener Leistungshalbleiter (IGBT, CoolMOS, OPTIMOS, SiC FET). Konzepterstellung und Prototypen-Schaltungsdesign für optimierte Gate-Treiber mit digital geregeltem Ansteuerprofil für Anwendungen im Bereich Motor Drive, SMPS oder PFC.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Bernhard Wicht
    Team: Johannes Gröger
    Jahr: 2018
    Förderung: Industrie
    Laufzeit: abgeschlossen
  • Hochfrequent getaktete Spannungswandler
    Erforschung von Schaltungskonzepten zur Erhöhung der Taktfrequenzen von integrierten DC/DC-Wandlern mit dem Ziel der Verringerung der Systemkosten durch Verkleinerung / Wegfall externer Bauelemente
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Bernhard Wicht
    Team: Jürgen Wittmann
    Jahr: 2018
    Förderung: Industrie
    Laufzeit: abgeschlossen
  • Treiberkreis für Hochvoltbauelemente
    Erforschung von System- und Schaltungskonzepten für Hochvolt-Treiber ICs zur galvanisch-getrennten Ansteuerung von Leistungstransistoren, insbesondere GaN-Transistoren, mit dem Ziel der Erhöhung der Zuverlässigkeit, Kostenreduzierung und Erschließung neuer Funktionalität durch Höherintegration.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Bernhard Wicht
    Team: Achim Seidel
    Jahr: 2018
    Förderung: Öffentlich gefördert und Industriekooperation
    Laufzeit: abgeschlossen
  • Hochvolt-Spannungwandler-ICs >300 V für Mikronetzteile in IoT-Anwendungen
    Forschung an Schaltungs- und Systemkonzepten für DCDC- und ACDC-Wandler zum direkten Anschluss eines ICs bzw. daraus aufgebauter Elektroniksysteme am 230V-Netz mit der Motivation, externe großvolumige Netzteile einzusparen und optimale Leistungseffizienz betriebsabhängig einzustellen. Neben IoT werden Anwendungen im Bereich Elektromobilität, Industrie und Energie adressiert.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Bernhard Wicht
    Team: Christoph Rindfleisch
    Jahr: 2017
  • Hybride DCDC-Wandler
    Untersuchung hybrider integrierter DCDC-Wandler, durch Kombination induktiver und kapazitiver DCDC-Wandler-Konzepte, Studie zu Theorie und Stand der Technik, Definition und Implementierung eines neuartigen Wandlers.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Bernhard Wicht
    Team: Peter Renz
    Jahr: 2016
    Förderung: Industrie

Electronic Design Automation

  • Neue Simulationsmethoden zur beschleunigten Mixed-Signal-Simulation
    Dieses Forschungsprojekt basiert auf einem speziellen Ansatz zur beschleunigten Mixed-Signal-Simulation von analogen Schaltungsmodellen. Das Verfahren ist derzeit auf stückweise konstante Eingangserregungen optimiert. Eines der wesentlichen Ziele dieses Forschungsprojekts ist die Erweiterung der neuartigen Simulationsmethodik um die Berücksichtigung zusätzlicher Typen von Signaleingangserregungen.
    Leitung: Dr.-Ing. Markus Olbrich, Prof. Dr.-Ing. Erich Barke
    Team: Dipl.-Ing. Sara Divanbeigi
    Jahr: 2019
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG): BA 812/24-1
    Laufzeit: März 2014 - September 2019
  • Formal Abstraction and Verification of Analog Circuits (faveAC)
    Im Projekt faveAC werden Methoden entwickelt zur Modellierung und formalen Verifikation von analogen Schaltungen.
    Leitung: Dr.-Ing. Markus Olbrich
    Team: Malgorzata Rechmal
    Jahr: 2019
    Förderung: DFG
    Laufzeit: März 2017 - Februar 2020
  • ANCONA: Analoge Mixed-Level-Modellierung mit beschleunigter Mixed-Signal-Simulation zur Erhöhung der Analog-Coverage
    Als Forschungspartner des EDA-Clusterforschungsprojektes entwickelt das IMS Methoden zur Quantifizierung und Erhöhung der Analog-Coverage. Dabei liegt der Fokus auf der Modellierung von analogen und Mixed-Signal-Schaltungen sowie deren Verifikation und Validierung. In diesem Zusammenhang ist unter Analog-Coverage ein Maß dafür zu verstehen, wie vollständig alle relevanten Betriebsfälle einer Analogschaltung mit welcher Sicherheit verifiziert wurden.
    Leitung: Dr.-Ing. Markus Olbrich
    Team: Dipl.-Ing. Lukas Lee
    Jahr: 2017
    Förderung: Das Projekt ANCONA wird unter dem Förderkennzeichen 16ES021 im Förderprogramm IKT 2020 durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.
    Laufzeit: Juli 2014 - Juni 2017
  • Parallelisierung von Routingalgorithmen
    Werkzeuge zur Erzeugung der Verdrahtung für einen gegebenen Chip haben aufgrund der Komplexität dieses Problems sehr hohe Laufzeiten. Ziel dieses Forschungsprojektes ist die Beschleunigung dieses Vorgangs durch die Ausnutzung hochparalleler Architekturen, insbesondere Graphical Processing Units. Zu diesem Zweck sollen Algorithmen und Datenstrukturen gefunden werden, die eine effiziente Aufteilung des Problems auf eine große Anzahl an Recheneinheiten erlauben.
    Leitung: Dr.-Ing. Markus Olbrich
    Team: Dipl.-Math. Björn Bredthauer
    Jahr: 2014
  • RESCAR 2.0
    Das IMS entwickelt Methoden, die der Verwaltung von domänenübergreifenden Constraints dienen.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Erich Barke
    Team: M.Sc. Carolin Katzschke
    Jahr: 2014
    Förderung: Das Projekt ResCar wird unter dem Förderkennzeichen 16M3195 im Förderprogramm IKT 2020 durch das BMBF gefördert.
    Laufzeit: Februar 2011 - April 2014
  • 3D-Floorplanning
    Das Forschungsprojekt hat sich als Ziel gesetzt, geeignete Optimierungsverfahren und Datenstrukturen für das 3D-Floorplanning zu entwickeln, bzw. vorhandene Verfahren und Datenstrukturen an das 3D-Floorplanning anzupassen. Weiterhin soll untersucht werden welche Entwurfsziele beim 3D-Floorplanning von Bedeutung sind. Gegebenenfalls sollen neue Entwurfsziele definiert und in das Optimierungsverfahren integriert werden.
    Leitung: Dr.-Ing. Markus Olbrich
    Team: M.Sc. Artur Quiring
    Jahr: 2014
    Laufzeit: abgeschlossen
  • Verlässliche Modellierung
    Ziel des Projektes ist die Erzeugung von Verhaltensmodellen, die Parameterabweichungen in der Originalschaltung berücksichtigen. Die Parameterabweichungen werden mit Hilfe der affinen Arithmetik dargestellt.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Erich Barke
    Team: Dipl.-Ing. Anna Krause
    Jahr: 2014
  • Lösungsverfahren für semi-symbolische Analog-Simulationen
    Die Parameter von analogen Schaltungen sind im Allgemeinen nicht exakt bekannt, denn sie unterliegen Schwankungen durch den Herstellungsprozess, Alterung oder die Umgebungstemperatur. Am Institut für mikroelektronische Systeme wurde ein Analogschaltungssimulator entwickelt, der zur Simulation solcher Parameterschwankungen affine Arithmetik verwendet. Ziel dieses Projektes ist die Vergrößerung des Konvergenzbereiches durch Gebietsaufteilungen.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Erich Barke
    Team: Dipl.-Ing. Oliver Scharf
    Jahr: 2014
    Laufzeit: Januar 2012 - Mai 2015
  • NEEDS
    Hochintegrierte Elektroniksysteme mit heterogenen Komponenten ermöglichen in vielen Anwendungsfeldern die Einsparung von Ressourcen und Kosten. Um das Potenzial der Elektronik noch vielfältiger zu nutzen, erforscht NEEDS den Entwurf einer neuen Klasse von Elektroniksystemen, welche die Stapelung von ungehäusten Chips mit vielfältigen Funktionen ermöglicht.
    Leitung: Dr.-Ing. Markus Olbrich
    Team: M. Sc. Artur Quiring
    Jahr: 2013
    Förderung: Das Projekt NEEDS wird unter dem Förderkennzeichen 16M3090 im Förderprogramm IKT 2020 durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.
    Laufzeit: Dezember 2010 - November 2013
  • ROBUST
    Im Projekt Robust werden neue Methoden und Verfahren zum Entwurf robuster nanoelektronischer Systeme entworfen. Hierzu werden Maße zur Quantifizierung der Robustheit definiert. Diese Maße werden mit Hilfe zu abstrahierender Robustheitsmodelle und unter Anwendung neuer Robustheitsanalyseverfahren für die Systemebene ermittelt.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Erich Barke
    Team: Dipl.-Ing. Michael Kärgel
    Jahr: 2009
    Förderung: BMBF
    Laufzeit: Mai 2009 - April 2012