Die Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation („Toshiba“) hat eine modellbasierte Entwicklungssimulationstechnologie (model-based development, MBD) entwickelt, die die Verifizierungszeiten für Automotive-Halbleiter um etwa 90 Prozent verkürzt.[1] Die Technologie ermöglicht es Entwicklern von Fahrzeugausstattung, Designs mit Automotive-Halbleitern von Toshiba zügig zu evaluieren und so die Entwicklungszeiten zu verkürzen.
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Simulation results with the new technology (Graphic: Business Wire)
Da Elektrofahrzeuge immer beliebter werden und hochentwickelte Fahrerassistenzsysteme zum Standard gehören, wird die Fahrzeugausstattung immer fortschrittlicher und komplizierter. Die modellbasierte Entwicklung, eine Entwicklungsmethodik, bei der Software zur Simulation von Modellen und zur Leistungsbewertung in Echtzeit eingesetzt wird, hilft Produktentwicklern bei der Verfeinerung komplexer Designprozesse. In der Automobilindustrie leistet MBD einen Beitrag zum Entwicklungsfortschritt, indem vor der Herstellung von Prototypen das Design und die Verifizierung gleichzeitig vorangebracht werden.
MBD unterteilt die Funktionen in Blöcke und verifiziert das Gesamtfahrzeugverhalten durch die Verknüpfung der einzelnen Blöcke. Detaillierte Simulationsmodelle mit dem Verhalten der Halbleiter in den einzelnen Blöcken sind erforderlich, um die Wärmeentwicklung und die elektromagnetische Interferenz (EMI) zu verifizieren, wesentliche Parameter für die Leistungsbewertung von Fahrzeugausstattung. Da die Modelle jedoch immer detaillierter und präziser werden, verlängern sich die Verifizierungszeiten immer mehr.
Toshiba hat seine derzeitige Bewertungs- und Verifizierungstechnologie für Fahrzeugausstattung genau unter die Lupe genommen. Teilsysteme wie die elektrische Servolenkung bestehen aus elektronischen Schaltungen auf Halbleiterbasis, die innerhalb von Mikrosekunden reagieren, und mechanischen Komponenten wie Zahnrädern und Wellen, die in Millisekunden reagieren. Die derzeitige Technologie von Toshiba simuliert die elektronischen Schaltungen und die mechanischen Komponenten gleichzeitig auf Mikrosekundenbasis, was jedoch zu einer großen Anzahl unnötiger und zeitaufwändiger Berechnungen bei den mechanischen Komponenten führt. Die Technologie ist auch deshalb kompliziert, weil sie das SPICE-Modell (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) verwendet, das über 100 Parameter für die Simulation des Halbleiterverhaltens definiert.
Die neue Modellierungstechnologie von Toshiba, „Accu-ROMTM“, führt eine separate Berechnung der elektronischen Schaltungen und der mechanischen Komponenten durch. Zunächst werden die mechanischen Komponenten überprüft, dann wird das Modell für die mechanischen Komponenten vereinfacht und schließlich wird das Gesamtsystem einschließlich der elektrischen Schaltungen überprüft. Diese Vorgehensweise vermeidet unnötige Berechnungen. Bei der Bewertung der elektrischen Schaltungen generiert das Modell automatisch ein VHDL-AMS-Modell (Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language-Analog Mixed Signal) aus dem SPICE-Modell. Mit dem VHDL-AMS-Modell lässt sich der Verifizierungsbereich auf wesentliche Parameter wie Wärme und EMI-Rauschen beschränken und so die Verifizierungszeit verkürzen. So dauert beispielsweise die Verifizierung eines Servolenkungssystems mit der derzeitigen Technologie von Toshiba 32 Stunden und 51 Minuten, mit der neuen Technologie hingegen nur noch 3 Stunden und 27 Minuten[1].
Toshiba wird die neue Technologie nutzen, um die Entwicklung von Automotive-Halbleitern mit hoher Wärmeableitung und geringem Rauschen voranzutreiben und seinen Kunden eine Entwicklungsumgebung zur Verfügung zu stellen, die den Einsatz der Toshiba-Produkte vereinfacht. Neben Anwendungen im Automobilbereich wird Toshiba die neue Technologie auch für Halbleiter in anderen Anwendungsbereichen einsetzen, z. B. in Industrieanlagen und Haushaltsgeräten.
Hinweise
[1] Verifizierungszeiten für die Simulation von dreiphasigen Wechselrichterschaltungen in einer elektrischen Servolenkung eines Automobils während einer Rechtskurve mit einer Dauer von sechs Sekunden.
* Accu-ROM™ ist ein Markenzeichen der Toshiba Electronic Device & Storage Corporation.
* Alle anderen Firmen-, Produkt- und Dienstleistungsnamen können Markenzeichen der jeweiligen Unternehmen sein.
Über Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation
Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation, ein führender Lieferant von fortschrittlichen Halbleiter- und Speicherlösungen, kann auf mehr als ein halbes Jahrhundert Erfahrung und Innovation zurückblicken, um Kunden und Geschäftspartnern erstklassige diskrete Halbleiter, System-LSIs und Festplattenprodukte anzubieten.
Die 22.000 Mitarbeiter weltweit teilen die Entschlossenheit, den Wert der Produkte zu maximieren und die enge Zusammenarbeit mit den Kunden bei der gemeinsamen Schaffung von Werten und neuen Märkten zu fördern. Mit einem Jahresumsatz von mehr als 710 Milliarden Yen (6,5 Milliarden USD) sieht die Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation dem Aufbau einer besseren Zukunft für alle Menschen entgegen.
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