Ga naar hoofdinhoud

Autonome chips repareren zichzelf

Elektronische systemen moeten in de toekomst tijdens het functioneren flexibel reageren op sto-ringen en veranderingen in de omgeving, die bij de planning van het systeem nog niet bekend waren. Daarvoor moeten oplos-singen worden gevonden waardoor een chip of systeem met eigenschappen worden uitgerust, die een autonome reactie tijdens het functio-neren mogelijk maken. De kosten voor zo’n systeem mogen slechts beperkt stijgen.

De elektronische netwerken van grote systemen werken met bedrading, draadloze signalen en communicatieknooppunten. Storingen op of in deze systemen mogen vooral bij veiligheidsrelevante toepassingen (bijvoorbeeld bestuurdersassistentiesystemen) geen negatieve invloed hebben op het functioneren van deze componenten.

Om een grote bedrijfszekerheid te bereiken, worden vaak redundante systemen gebruikt maar deze oplossingen zijn duur. In de luchtvaart is het acceptabel maar in veel andere bedrijfstakken niet. Het probleem wordt in de toekomst nog groter met nieuwe technologieën uit de nano-elektronica, omdat deze veel gevoeliger reageren op omgevingsinvloeden, wat weer tot kortstondige functiestoringen kan leiden.

Autonome systemen

Eind 2009 werd in Duitsland het project ‘Autonome Integrierte Systeme’ afgesloten. Partners in het onderzoek waren de universiteiten van Erlangen-Nürnberg en Paderborn en de technische universiteiten van Braunschweig, Kaiserslautern en München. Verder namen enkele partners uit de industrie deel, waaronder Infineon, NXP en Bosch. De bedrijven ondersteunden de financiering van dit onderzoek, begeleidden het project met hun knowhow en beproefden de ontwikkeling van de nieuwe ontwerptechnieken voor hun producten.

Het doel van het project was, nieuwe ontwerpprocessen te onderzoeken, zodat een chip fouten herkent, corrigeert, de hardwaremodule uitschakelt en daarvoor niet meer dan 30% extra chipoppervlak nodig heeft. In verge-lijking met klassieke pogingen, waarbij al gauw meer dan 300% extra kosten werden verwacht, levert dit forse winst op. Met een nieuw in het project ingebrachte optie ‘Autonomen Ebene’, werd het eerst mogelijk om verschillende eigenschappen tijdens het functioneren op elkaar af te stemmen. Sensoren in de chip herkennen fouten en slaan deze op in speciaal daarvoor bestemde foutengeheugens. Andere processen in de chip gebruiken deze gegevens en kunnen zo maatregelen treffen voor de reparatie.

Bij het ontwerp staan nu niet alleen meer de functie, oppervlakte en het energieverbruik op de voorgrond, maar ook het signaleren en reageren van de systemen onder verstoorde bedrijfsomstandigheden. Dit betekent, dat sensoren, evaluatoren en actoren in multiprocessorsystemen sporadisch optredende storingen waarnemen, analyseren en de geschikte maatregelen starten om ondanks de storing een betrouwbaar functioneren te waar-borgen.

Vijf jaar

Met een demonstratiemodel is aangetoond hoe een nieuw soort bedrijfs-systeem fouten in een datapad herkent en veiligheidskritische toepassingen van foutieve modulen op een betrouwbare manier verplaatst naar betrouwbare modulen, of een beter proces voor foutcodering tijdens bedrijf autonoom kan uitvoeren. Ook kon worden aangetoond dat ook complexe heterogene chips met extra eigenschappen voor autonoom handelen met geringe extra hardware in staat zijn om systemen te beschermen tegen uitval door een fout functioneren in de hardware.

Het clusterproject, dat werd gesubsidieerd door het Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), heeft aangetoond dat autonome systemen over vijf jaar werkelijkheid kunnen zijn.

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven