Suomalaisen SoC Hub -yhteistyöhankkeen ensimmäinen järjestelmäpiiri on saatu suunniteltua valmiiksi ja lähetetty tuotantoon. Seuraavaksi hankkeen osapuolet keskittyvät parantamaan suunnittelun systematiikkaa, automaatiota ja suorituskykyä. Yhteensä kolmesta suunniteltavasta piiristä ensimmäinen saadaan käyttöön vuoden 2022 alussa.
SoC Hub on lähtenyt eturintamassa kehittämään järjestelmäpiirisuunnittelun alaa Euroopassa ja vahvistamaan suomalaista kilpailukykyä. Tampereen yliopiston ja Nokian koordinoima hanke käynnistettiin viime vuonna. - Piirin tekemisessä on käytetty samoja menetelmiä kuin teollisessa tuotannossa. Näitä ovat esimerkiksi massatuotannon testattavuussuunnittelun huomioon ottaminen, erittäin kattava varmennus sekä keskittyminen järjestelmätason integraatioon yksittäisten moduulien sijaan, kertoo järjestelmäpiirisuunnittelun työelämäprofessori Ari Kulmala Tampereen yliopistosta.
Hänen mukaansa valmis piiri on mahdollista antaa myös ulkopuolisille tahoille koekäyttöön, sillä se sisältää kehitysalustan ja hyvät integrointimahdollisuudet muihin järjestelmiin.
Projektin yksi avaintavoite on myös mahdollistaa erittäin nopea prototyypitys uusille ideoille esimerkiksi IoT-, koneoppimis- tai 5G- ja 6G-teknologioissa piille saakka vietynä.
Nyt valmiiksi suunniteltu Ballast-piiri on kolmesta piiristä koostuvan sarjan ensimmäinen. Soc Hubin kumppanina piirin valmistuksessa toimii IMEC-tutkimusinstituutti. Konkreettisesta valmistuksesta vastaa maailman suurin mikropiirien valmistaja TSMC.
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.
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.
Business Finlandin rahoittamassa projektissa kehitetään yhteensä kolme järjestelmäpiiriä vuoden 2023 loppuun mennessä. Piirien käyttötarkoitukset suunnitellaan yhdessä projektikonsortion kanssa.
- Ensimmäinen tavoite on nyt saavutettu, mutta työ ei jää tauolle, vaan jatkamme eteenpäin saman tien. Järjestelmäpiirikehitykseen pitää panostaa nyt eikä huomenna, kertoo tietotekniikan yksikön päällikkö Timo Hämäläinen.
Kuva: Jonne Renvall / Tampereen yliopisto
