Suomessa suunniteltu järjestelmäpiiri tukee Euroopan Unionin tavoitetta lisätä omavaraisuutta mikrosirujen tuotannossa. Kuvassa Tampereen yliopiston SoC Hubin tutkijoita.
Tampereen yliopiston Ballast-piiri tuotantoon
Suomalaisen järjestelmäpiirin valmistaa maailman suurin mikropiiriyhtiö taiwanilainen TSMC.
08.12.2021
Teksti Esko Lukkari kuvat Tampereen yliopisto
Suomalaisen SoC Hub -hankkeen ensimmäinen järjestelmäpiiri, Ballast-piiri, on valmis ja se saadaan käyttöön jo ensi vuoden alussa. Piirin valmistuksesta vastaa taiwanilainen maailman suurin mikropiirien valmistaja TSMC.
Ballast-piiri on kolmesta piiristä koostuvan sarjan ensimmäinen. Konkreettisesta valmistuksesta vastaa maailman suurin mikropiirien valmistaja TSMC. Imec-tutkimusinstituutti toimii TSMC:n kumppanina valmistustyössä Euroopassa.
SoC Hubin yksi avaintavoite on myös mahdollistaa erittäin nopea prototyypitys uusille ideoille esimerkiksi IoT-, koneoppimis- tai 5G- ja 6G-teknologioissa piille saakka vietynä.
SoC Hub -hanke kehittää järjestelmäpiirisuunnittelua Euroopassa ja vahvistaa suomalaista kilpailukykyä. Tampereen yliopiston ja Nokian koordinoima hanke käynnistyi viime vuonna. Business Finland rahoittaa hanketta.
Tampereen yliopisto tiedotti asiasta 1.12.
Nokia ja yliopisto
”Ballas-piirin tekemisessä on käytetty samoja menetelmiä kuin teollisessa tuotannossa. Esimerkiksi massatuotannon testattavuussuunnittelu on otettu huomioon, kattava varmennus sekä keskitytty järjestelmätason integraatioon yksittäisten moduulien sijaan”, sanoo tiedotteessa järjestelmäpiirisuunnittelun työelämäprofessori Ari Kulmala Tampereen yliopistosta.
Kulmalan mukaan valmis piiri on mahdollista antaa myös ulkopuolisille tahoille koekäyttöön, sillä se sisältää kehitysalustan ja hyvät integrointimahdollisuudet muihin järjestelmiin.
Järjestelmäpiirin valmistuksessa käytetään TSMC:n uutta 22 nanometrin Ultra Low Leakage -puolijohdeteknologiaa, joka sopii erityisesti IoT- ja Edge-laitteisiin. Ballast sisältää useita erilaisia RISC-V prosessoriytimiä, DSP- ja koneoppimiskiihdyttimet sekä laajennusrajapinnan FPGA-kiihdyttimelle. Piiriin on myös toteutettu laaja ohjelmistotuki sisältäen ohjelmistotestauksen, laiteajurirajapinnat ja tuen yleisesti käytetyille ohjelmistokehitystyökaluille. Piirillä voi ajaa yhtä aikaa reaaliaika- ja Linux-käyttöjärjestelmiä.
”On ollut ilo työskennellä SoC Hub -tiimin kanssa. He ovat onnistuneet kehittämään järjestelmäpiirin äärettömän nopeasti, lisäksi työn laatu on ollut parasta luokkaa”, sanoo Bas Dorren, Director of Business Development at imec.IC-link, part of imec (R&D hub for nano and digital technologies).
Vielä kaksi piiriä kahdessa vuodessa
Piiri luotiin suureen kokoonsa nähden erittäin lyhyessä ajassa..
”Ballastin suunnitteluun osallistui myös merkittävä määrä uransa alkuvaiheessa olevia tekijöitä, jotka pääsivät käyttämään yliopiston kursseilla oppimiaan taitoja teollisen mittakaavan piirillä”, kertoo tietotekniikan yksikön päällikkö Timo Hämäläinen.
Itse piirikehityksen lisäksi projektin ensimmäisessä vaiheessa tehtiin merkittävä työ myös konsortion muodostamisessa sekä tarvittavien ohjelmistojen ja lisenssien sopimisessa. Projektia johtavien Tampereen yliopiston ja Nokian lisäksi yrityspartnereihin kuuluvat CoreHW, VLSI Solution, Siru Innovations, TTTEch Flexibilis, Procemex, Wapice ja Cargotec.