Manuskript für eine Veröffentlichung in der Zeitschrift "EUROTEC" im Jahr 1997
wiedergegeben mit Genehmigung des Bohmann-Verlags Wien
Die unter dem Arbeitstitel "UNICHIP" zusammengefaßten Aktivitäten an den Technischen Universitäten Wien und Graz auf dem Gebiet des Entwurfes anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (ASICs - Application Specific Integrated Circuits) begannen in der zweiten Hälfte der Achtziger Jahre. Unter Verwendung von Geldmitteln, die zu einem erheblichen Teil von der Gesellschaft für Mikroelektronik (GMe) zur Verfügung gestellt worden waren, wurde die erforderliche Infrastruktur - leistungsfähige Datenverarbeitungseinrichtungen und Entwurfs-Software - angeschafft. Damit wurden einerseits die Voraussetzungen dafür geschaffen, den bis dahin im Lehrangebot der österreichischen Universitäten so gut wie gar nicht vertreten gewesenen computerunterstützten Entwurf integrierter Schaltungen in die Ausbildung der Elektrotechnik-Absolventen einbinden zu können; andererseits bestand entsprechend den Zielsetzungen der GMe nunmehr auch die Möglichkeit für die beteiligten Universitätsinstitute, österreichischen Unternehmen in Form von Machbarkeitsstudien und Prototyp-Entwicklungen Hilfestellung bei der Einführung moderner, aber investitionsintensiver Technologien zu leisten. Das im folgenden beschriebene Projekt, das in Kooperation zwischen der Firma AKG (Akustische u. Kino-Geräte Gesellschaft m.b.H.) und dem Institut für Allgemeine Elektrotechnik und Elektronik der TU Wien durchgeführt wurde, steht beispielhaft für eine Vielzahl ähnlicher (und ebenfalls durchwegs erfolgreich abgeschlossener) Projekte.
Ausgangspunkt für dieses Projekt war der Wunsch der Firma AKG, die Möglichkeiten des Einsatzes von ASICs in einem hochwertigen digitalen Audiosignalverarbeitungssystem (beispielsweise für einen Einsatz in Tonstudios) auszuloten. Eine derartige Signalverarbeitung ist beispielsweise für die Simulation eines realistischen, natürlichen Klangbildes erforderlich. In enger Zusammenarbeit mit AKG wurde daher an der TU Wien - im wesentlichen unter Verwendung von Infrastruktur, die aus Mitteln der GMe angeschafft worden war - ein anwendungsspezifischer Schaltkreis entwickelt, der zwar alle für die digitale Verarbeitung von Audiosignalen wesentlichen Funktionen enthielt, aber nichtsdestoweniger eine umfangreiche externe Beschaltung mit einem Mikroprozessor und verschiedenen Speicherkomponenten erforderte.
Wiewohl diese Lösung sich für den Einsatz in aufwendigen professionellen Geräten als zweckmäßig erwiesen hatte, zumal sie eine umfassende Einflußnahme auf alle erdenklichen Funktionen des Audioprozessors erlaubte, so war sie doch für einen breiten kommerziellen Einsatz im Bereich der Konsumelektronik zu kostspielig und auch zu voluminös. Es wurde daher von AKG der Wunsch an die UNICHIP-Gruppe an der TU Wien herangetragen, in einer zweiten Stufe des Projekts bis auf wenige extern erforderliche Komponenten den gesamten Audioprozessor monolithisch in einem ASIC zu integrieren.
Dieses Projekt wurde im Rahmen einer Diplomarbeit durchgeführt; es vereinte also die Aufgabenstellungen einer Prototypentwicklung und der Ausbildung von Universitätsabsolventen. Bis auf die aus technologischen Gründen nicht gut mit der digitalen Logik integrierbaren Analog/Digital- und Digital/Analog-Konverter sowie einen externen Festwertspeicher, der 32 verschiedene Sätze von Gewichtungskoeffizienten für die digitale Signalverarbeitung enthält, konnte der gesamte Audioprozessor monolithisch integriert werden.
Gegenüber der ursprünglichen Ausführung verringerte sich der Platzbedarf des gesamten Signalprozessor-Moduls um mindestens einen Faktor von fünf. Trotz der relativ aufwendigen für den ASIC verwendeten Technologie (ein 0,7 µm-CMOS-Standardzellen-Design) verringerten sich die Herstellungskosten um einen Faktor von drei; man rechnet mit einer Stückzahl von 10.000 pro Jahr.
Im konkreten Fall - und in vielen ähnlich gelagerten Fällen - erwiesen sich die durch die GMe an den österreichischen Universitäten geschaffenen technologischen Möglichkeiten nicht nur als eine Voraussetzung, sondern sogar als Anreiz für einen Einsatz ebendieser Möglichkeiten im Rahmen der mittelständischen österreichischen Industrie: Die an den Universitäten etablierten relativ kostspieligen Einrichtungen - im konkreten Fall Computer-Hard- und Software für den ASIC-Entwurf - und das dort mit diesen Einrichtungen erarbeitete Know-how erlauben eine wirkungsvolle Unterstützung kleinerer Industrieunternehmen, die von einer Beratung bis zur Entwicklung von Prototypen reichen kann, und versetzen die industriellen Partner in die Lage, mit mäßigem finanziellen Einsatz, insbesondere mit einer stark reduzierten Gefahr aufwendiger Fehlinvestitionen, die für ihre Anforderungen zweckmäßigste moderne Technologie ermitteln und erproben zu können.
In Weiterführung der UNICHIP-Aktivitäten wurde vor wenigen Wochen in enger Kooperation mit der GMe eine neue Initiative, der Technologieverbund Mikroelektronik Österreich (TMÖ), gegründet. Dieser ist ein Zusammenschluß aller universitären ASIC-Entwurfszentren in Österreich mit dem Ziel, KMUs den Einstieg in neue Technologien zu erleichtern. Anhand von gemeinsam durchgeführten Entwurfsprojekten können Firmen neue Entwurfsmethoden und Technologien effizient erlernen. Für diese Projekte können nationale und internationale Förderungen in Anspruch genommen werden.
Dipl.-Ing. Nikolaus Kerö leitet das Arbeitsgebiet ASIC-Entwicklung am Institut für Allgemeine Elektrotechnik und Elektronik der TU Wien und koordiniert die TMÖ-Aktivitäten.
Ao.Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Karl Riedling ist Professor an der TU Wien und Generalsekretär der Gesellschaft für Mikroelektronik.
