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Zwei Mitglieder in neuer Forschergruppe "IntelligEnt"

Das IMMS Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme gemeinnützige GmbH und die Technische Universität Ilmenau sind Initiatoren einer im Januar 2019 gestarteten zweijährigen Thüringer Forschergruppe „IntelligEnt – Künstliche Intelligenz und Machine Learning für den Entwurf und die Verifikation komplexer Systeme“ im Erfurter Anwendungszentrum für Mikroelektronik. Ein weiteres Mitglied, die Ilmsens GmbH zählt zu den Unterstützern dieses Projekts.

 

In der Forschergruppe „IntelligEnt“ arbeiten IMMS und die TU Ilmenau an anwendungsorientierten Konzepten für Machine Learning im Mikroelektronik-Entwurf, die an vorhandene Methoden und Werkzeuge angebunden werden sollen. Ziel ist es, das immense Potential des maschinellen Lernens für fachliche und wissenschaftliche Weiterentwicklungen zu nutzen und damit signifikante Kosten- und Risikoreduktionen im Systementwurf zu erreichen.

 

Das Erfahrungswissen von Design-Ingenieuren prägt in weiten Teilen den Entwurf und die Verifikation von mikroelektronischen und mikroelektromechanischen Systemen (MEMS). Die Entwicklung solcher Systeme wird seit jeher wissenschaftlich bearbeitet und durch immer anspruchsvollere und automatisierte Entwurfsmethoden optimiert. Erfahrungswissen lässt sich allerdings oft nicht formal abbilden und damit für ein automatisiertes Entwerfen nutzen, wie das z.B. für rein digitale Systeme möglich ist. Das führt dazu, dass in komplexen, analogen oder gemischt analog/digitalen Systemen suboptimale Lösungen oder Unstimmigkeiten, wie ungünstige Anordnungen im Layout oder falsche Testlimits, erst spät erkannt werden – oft erst im Zusammenspiel der Komponenten. Die Folgen sind zusätzlicher Aufwand und hohe Kosten im Entwurf und in der Validierung der Systeme nach der Fertigung.


In vielen Bereichen konnten daher Methoden des maschinellen Lernens den Menschen übertreffen, wie z.B. in der Mustererkennung. Integriert in einen automatisierten Entwurfs- und Charakterisierungsprozess kann sie Strukturen erkennen und damit Daten reduzieren, Anomalien aufspüren und bestehende Lösungen optimieren. Dabei werden in IntelligEnt die Algorithmen des maschinellen Lernens als Werkzeug verstanden und eingesetzt, wie z.B. Regression und Klassifikation mit Deep-Learning-Methoden oder Ausreißer-Detektion mit Self- und Semisupervised Learning.


Die Arbeiten in IntelligEnt setzen an kritischen Schritten im Systementwurf an: 

  • Modellierung – Modelle für Verhaltensprognosen erstellen
  • Entwurf von Analog-/Mixed-Signal-Schaltungen – Funktionen realisieren
  • Layout von Analog-/Mixed-Signal-Schaltungen – den Bauplan für den Chiphersteller entwerfen
  • Simulation und Verifikation – vor der Fertigung alle Schritte und Funktionen prüfen
  • Test und Charakterisierung – gefertigte Chips auf Herz und Nieren prüfen

 

Die Forschergruppe IntelligEnt wird gefördert durch den Freistaat Thüringen aus Mitteln des Europäischen Sozialfonds unter dem Kennzeichen 2018 FGR 0089.

 

Quelle Text + Bild: IMMS