Verbesserte Entwurfsmodelle integrierter Schaltungen
Integrierte Schaltungen haben die Elektronikbranche revolutioniert, denn durch sie wurden Größe und Komplexität von Schaltungen in ansonsten undenkbarem Ausmaß reduziert. Ein Paradebeispiel sind die Computer, die sich von ganze Räume ausfüllenden Maschinen zu tragbaren Mobilgeräten entwickelt haben. Da anwendungsspezifische integrierte Schaltungen, die auf einen bestimmten Verwendungszweck zugeschnitten sind, von zunehmender Bedeutung sind, ist ein optimierter Entwurf für die Wettbewerbsfähigkeit entscheidend.Kompakte Modelle, die auf analytischen Ausdrücken basieren und die zugrundeliegende Physik nicht unmittelbar abbilden (wodurch die Verwendung empirischer Parameter umgangen wird), können leistungsfähiger hinsichtlich der Rechenlast bei allgemeinen integrierten Schaltungsentwürfen sein. Die Geschwindigkeit muss jedoch exakt abgestimmt werden. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts "Compact modelling network" (COMON) wurden die Tools entwickelt, die zum Entwurf eines fortgeschrittenen komplementären Metalloxidhalbleiters und sogenannter III-IV-Technologien erforderlich sind. Die Arbeiten des großen Konsortiums aus 15 Universitäten und Betrieben konzentrierten sich auf drei Klassen von Transistorgeräten, die als neuester Stand der Technik gelten und das höchste Potential für zukünftige Märkte digitaler, analoger und hochfrequenter integrierter Schaltungen besitzen. Intensive Forschungs- und Entwicklungsarbeit, ergänzt um experimentelle Messungen und numerische Simulationen, lieferten schließlich sechs verschiedene Modelle für die drei unterschiedlichen Gerätetypen. Das Team entwickelte auch Techniken zur Parameterextraktion, um so Modellparameter zu erhalten, welche den experimentell ermittelten Daten am besten entsprechen. Die Entwurfsmodelle wurden in bereits bestehende Tools zur Entwurfsautomatisierung elektronischer Systeme implementiert und ihre Leistungsfähigkeit mittels Schaltungssimulation ermittelt. Die so erzielten Ergebnisse wurden den experimentell ermittelten gegenübergestellt.Die im Rahmen des COMON-Projekts erzielten Fortschritte auf dem Gebiet der Simulation integrierter Schaltkreise führten zu 57 Veröffentlichungen in wissenschaftlichen Fachzeitschriften, 105 Vorstellungen auf Konferenzen und 4 Kapiteln in Büchern. Die Integration der Modelle in Tools zur elektronischen Entwurfsautomatisierung bedeutet, dass die industriellen Partner nach Abschluss des Projekts beginnen können, mit ihnen zu arbeiten. Hersteller und Verbraucher werden gleichermaßen von schnelleren und kostengünstigeren Entwurfszyklen für neuartige integrierte Schaltungen erheblich profitieren. Dank intensiver Schulungen junger Nachwuchsforscher konnte das Konsortium den Sektor integrierter Schaltungen in der EU stärken und somit nachhaltigen Einfluss auf diese Branche ausüben.
