Öffentlich geförderte Forschungsprojekte am IAVT/ZmP

Bauteil 4.0

Funktionsintegrierte Sandwichbauteile für die Flugzeugkabine als Voraussetzung für Industrie 4.0 und innovative Betriebs- und MRO-Prozesse

Projekttitel

Funktionsintegrierte Sandwichbauteile für die Flugzeugkabine als Voraussetzung für Industrie 4.0 und innovative Betriebs- und MRO-Prozesse

Projektleitung am IAVT/ZmP
Prof. Dr.-Ing. habil.
Thomas Zerna
Tel.:
(0351) 463 33274
Wissenschaftliche Koordinierung
Dipl.-Ing.
Daniel Ernst
Tel.:
(0351) 463 36941
Finanzierung

BMWi

Projektlaufzeit
06/2019 - 11/2021
Projektpartner

TU Hamburg, Institut für Flugzeug-Kabinensysteme
IMA Materialforschung und Anwendungstechnik GmbH

Inhalt des Projekts

Gesamtziel des Vorhabens ist der Entwurf von funktionsintegrierten, intelligenten und datenverarbeitenden Sandwichbauteilen für die Kabine – so genannte Bauteile 4.0. Bei Flugzeugbauteilen geht man bisher traditionell aus Sicherheits- und Zuverlässigkeitsgründen strikt von einer Funktionstrennung aus: Eine Funktion, ein Bauteil. Diese hierarchische System- und Funktionseinteilung steht dem Streben nach multifunktionalen hochintegrierten und damit gewichtsoptimierten Bauteilen behindernd gegenüber. Der Automobilbau hat bewiesen, dass gerade die Integration von weiteren Funktionen, wie Energie- und Datenübertragung in Bauteile zur Gewichtsverminderung des Gesamtsystems bei mindestens gleicher Zuverlässigkeit und Sicherheit führt. Stets ist die Funktionsintegration auch mit einem Gewinn an Komfort für die Insassen verbunden und führt zu intelligenteren Produktions- und/oder einfacheren Montage- und Wartungsprozessen.
Auch im Luftfahrzeugbau besteht daher die Notwendigkeit, das Prinzip der Funktionsintegration bei Bauteilen anzuwenden. Die Kabine bietet dazu beste Möglichkeiten, funktional hochintegrierte Bauteile mit diversen Elektronik- und IT-Funktionalitäten zu entwerfen, zu fertigen und einzusetzen. Relevante Bereiche sind hier z.B. die Kabineninnenverkleidung, der Fußboden, die Monumente und viele weitere in der Kabine eingesetzte Sandwichbauteile.

KONEKT

Kontaktierung eingebetteter Komponenten als Technologielösung

Projekttitel

Kontaktierung eingebetteter Komponenten als Technologielösung

Projektleitung am IAVT/ZmP
Dipl.-Ing.
Tobias Tiedje
Tel.:
(0351) 463 32132
Wissenschaftliche Koordinierung
Dipl.-Ing.
Sebastian Lüngen
Tel.:
(0351) 463 43790
Finanzierung

BMWi, ESF

Projektlaufzeit
05/2019 - 10/2020
Projektpartner

 (keine)

Inhalt des Projekts

KONEKT revolutioniert die Produktion von elektronischen und mikrotechnischen Baugruppen durch den Einsatz einer 3D-Fertigungstechnologie mit dem Ziel, die Vorteile der Massenproduktion mit der Herstellung von individuellen Einzelstücken zu kombinieren. Vereinfachte Prozessabläufe ermöglichen eine schnelle, automatisierte Fertigung diverser Baugruppen durch die hochfrequenztaugliche Verbindung einzelner Bauteile bei gleichzeitig verringerten Prozess-, Energie- und Materialkosten. Hierdurch entsteht insbesondere für mittelständische Unternehmen die Möglichkeit, neue Geschäftsfelder durch das ‚Rapid Electronic Manufacturing‘ bzw. die Fertigung individueller Baugruppen ohne hohe Einrichtungskosten aufzubauen.

CeTI

Centre for Tactile Internet with Human-in-the-Loop

Projekttitel

Centre for Tactile Internet with Human-in-the-Loop

Projektleitung am IAVT/ZmP
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult.
Karlheinz Bock
Tel.:
(0351) 463 36345
Wissenschaftliche Koordinierung
Dipl.-Ing.
Martin Schubert
Tel.:
(0351) 463 42510
Finanzierung

DFG-geförderter Exzellenzcluster

Projektlaufzeit
01/2019 - 12/2026
Projektpartner

TU München
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt
Fraunhofer-Gesellschaft
Wandelbots
Deutsche Telekom
atlantic labs

Inhalt des Projekts
Beispieldarstellungen für flexible und dehnbare Elektronik als Ausgangspunkt der Forschungen von CeTI. Oben: Ein Mikrochip auf einem dehnbaren Substrat. Unten: Eine gedruckte, dehnbare LED Schaltung auf dem Handrücken, als möglicher künftiges Einsatzort für z.B. Displays

IAVT Teil des Exzellenzclusters CeTI

Das “Zentrum für taktiles Internet mit Mensch-Maschine-Interaktion” (CeTI) der TU Dresden will die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine revolutionieren. Menschen sollen künftig in der Lage sein, in Echtzeit mit vernetzten automatisierten Systemen in der realen oder virtuellen Welt zu interagieren. D.h., der Mensch wird sich in der Mitte der Rückkopplungsschleife zwischen den Cyber- und den physischen Komponenten technischer Systeme befinden. Um dieses Ziel zu erreichen arbeiten in diesem Projekt verschiedene Fachrichtungen der TU Dresden zusammen, u.a. Elektro- und Informationstechnik, Psychologie, Medizin und Neurowissenschaften. Zusätzlich wird das Projekt durch externe Partner, wie z.B. die TU München und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt, unterstützt.

Das IAVT ist im Rahmen des Projektes für die Forschung an zuverlässiger flexibler und dehnbarer Elektronik beteiligt. Für die zentrale Herausforderung in CeTI werden Sensoren, wie Berührungs- und Positioniersensoren, aber auch Aktoren an vielen Stellen am Körper benötigt. Die Energieversorgung und die Kommunikation zwischen den einzelnen Elementen sichern Leiterzüge, welche sich durch geeignete mechanische Eigenschaften an die Bewegungen und Formen des Menschen anpassen, jedoch ungestört ihre Funktion verrichten. Zudem wird aufgrund der Vielzahl von unterschiedlichen Elementen ein höchster Integrations- und Miniaturisierungsgrad abverlangt, um die Bewegungsabläufe nicht zu beeinflussen. Darüber hinaus werden eine sehr schnelle Verarbeitung der Sensorsignale und eine verzögerungsfreie Kommunikation der Sensorknoten zwischen Mensch und Maschine sowie mit dem Netzwerk bzw. der Edge-Cloud vorausgesetzt, sodass diese Elektronik auch für sehr hohe Arbeitsfrequenzen ausgelegt werden muss.

Dynatherm

Thermografie-basierte Qualitätskontrolle für hochdynamische Montageprozesse in der Leistungselektronik

Projekttitel

Thermografie-basierte Qualitätskontrolle für hochdynamische Montageprozesse in der Leistungselektronik

Projektleitung am IAVT/ZmP
Prof. Dr.-Ing. habil.
Thomas Zerna
Tel.:
(0351) 463 33274
Wissenschaftliche Koordinierung
PD Dr.-Ing. habil.
Martin Oppermann
Tel.:
(0351) 463 35051
Finanzierung

BMWi, ZIM

Projektlaufzeit
01/2018 - 12/2019
Projektpartner

budatec GmbH, Berlin
Fraunhofer IKTS, Dresden
LFG-Eckhard Oertel e.K., Gera
Via Electronic GmbH, Hermsdorf

Inhalt des Projekts

Das Projekt verfolgt die Zielstellung, durch prozessintegrierte Inspektion von flächigen Fügestellen der Leistungselektronik Gütesteigerungen bei der Montage derartiger Elektronikmodule zu erreichen und somit nachhaltig deren Langzeitzuverlässigkeit zu erhöhen. Dazu werden keramische Heizelemente mit hoher lokaler Heizleistung und integrierten aktiven Kühlstrukturen entwickelt. Die matrixartige Anordnung mit einzeln ansteuerbaren Heiz-Kühl-Elementen erlaubt eine ortsselektive Induktion von Wärmeenergie. Die hohe thermische Dynamik der Heizer ermöglicht außerdem die gezielte orts- und zeitaufgelöste Anregung der Probe bei der prozessintegrierten  Thermografieinspektion der Fügeflächen.

Optaver II

Forschergruppe Optische Aufbau- und Verbindungstechnik für 3D-optomechatronische Baugruppen (3D-opto-MID)

Projekttitel

Forschergruppe Optische Aufbau- und Verbindungstechnik für 3D-optomechatronische Baugruppen (3D-opto-MID)

Projektleitung am IAVT/ZmP
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult.
Karlheinz Bock
Tel.:
(0351) 463 36345
Wissenschaftliche Koordinierung
Dr.-Ing.
Lukas Lorenz
Tel.:
(0351) 463 43767
Finanzierung

DFG

Projektlaufzeit
06/2018 - 05/2021
Projektpartner

Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik und Institut für Optik, Information und Photonik)
Leibniz Universität Hannover ( Institut für Transport- und Automatisierungstechnik)
Laserzentrum Hannover e.V.

Inhalt des Projekts
Beispiel für ein optisches Bussystem als Rückgrat der Kommunikation in Fahrzeugen
Asymmetrische, unterbrechungsfreie Kopplung zwischen zwei gedruckten Wellenleitern für die optische Buskopplung

In aktuellen Roadmaps wird zunehmend die Rolle optischer Bussysteme als Rückgrat kommender Sensor- und Infotainmentnetzwerke in vielen Bereichen hervorgehoben. Besonders Automobil-, Luftfahrt- und Industrie-4.0-Anwendungen profitieren von hoher EMV-Kompatibilität und geringem Gewicht. Neben diesen Vorteilen sind besonders die hohe Bandbreiten-Energie-Effizienz  sowie der geringe Platzbedarf optischer Verbindungen hervorzuheben. In Zeiten stetig steigender Datenmengen geraten Standard-Kupferverdrahtungen zunehmend an ihre Grenzen, speziell durch den Energieverbrauch bei hohen Übertragungsraten.

In der Forschergruppe OPTAVER (Optische Aufbau- und Verbindungstechnik für baugruppenintegrierte Bussysteme) werden die Modellierung, die Simulation und die additive Fertigung polymerer Lichtwellenleiter auf flexiblen Foliensubstraten und deren Verbindung durch asymmetrische Buskoppler als optisches Bussystem untersucht. In der ersten Förderperiode konnten die Systembestandteile wie geplant realisiert und im Zusammenwirken demonstriert werden. Dabei wurden die Lichtwellenleiter zunächst auf einer zweidimensionalen Folie aufgebracht. Diese wurde im Vorfeld konditioniert, um das Aspektverhältnis des Wellenleiters zu verbessern.

In der zweiten Förderperiode soll nun die Erweiterung auf dreidimensionale opto-mechatronisch integrierte Bauteile (3D-opto-MID) untersucht werden. Hierzu wird die Umformbarkeit der thermoplastischen Foliensubstrate genutzt. Die dreidimensionale Integration von optischen und mechatronischen Funktionalitäten führt zu einer Steigerung der Integrationsdichte und einer Erweiterung der Gestaltungsmöglichkeiten von opto-MID. Die lösbaren optischen Koppler bieten zudem eine 3D-fähige rekonfigurierbare Anbindung an ein Bussystem.

Productive4.0

Electronics and ICT as enabler for digital industry and optimized supply chain management covering the entire product lifecycle

Projekttitel

Electronics and ICT as enabler for digital industry and optimized supply chain management covering the entire product lifecycle

Projektleitung am IAVT/ZmP
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult.
Karlheinz Bock
Tel.:
(0351) 463 36345
Wissenschaftliche Koordinierung
Dipl.-Math.
Dirk Schloß
Tel.:
(0351) 463 31696
Finanzierung

ECSEL JU, BMBF

Projektlaufzeit
05/2017 - 04/2020
Projektpartner

Infineon Technologies Dresden und viele weitere Partner aus insgesamt 19 EU-Ländern

Inhalt des Projekts

Das Hauptziel von Productive4.0 ist es, eine deutliche Verbesserung der Digitalisierung der europäischen Industrie durch Elektronik und IKT zu erreichen. Letztendlich zielt das Projekt auf die Alltagstauglichkeit in allen Industriebranchen ab - bis TRL8. Es adressiert verschiedene industrielle Bereiche mit einem einzigen Ansatz, dem der Digitalisierung.

Was das Projekt einzigartig macht, ist der ganzheitliche Systemansatz, der sich konsequent auf die drei Hauptpfeiler konzentriert: digitale Produktion, Supply Chain Networks und Product Lifecycle Management.

Dies ist Teil des neuen Konzepts, nahtlose Automatisierungs- und Netzwerklösungen einzuführen und die Transparenz von Daten, deren Konsistenz, Flexibilität und Gesamteffizienz zu erhöhen. Ein derart komplexes Projekt kann derzeit nur in ECSEL realisiert werden.

Das gut ausgewogene Konsortium besteht aus 45% AENEAS, 30% ARTEMIS-IA und 25% EPOSS-Partnern, die alle ECSEL-Gemeinschaften zusammenbringen. Es handelt sich um ein europäisches Projekt, das über 100 relevante Partner aus 19 EU-Mitgliedstaaten und assoziierten Ländern vertritt.

WARPAGE_ZUV

Auswirkungen von Verwindungen und Wölbungen während des Lötens auf die Qualität und Zuverlässigkeit von Lötstellen

Projekttitel

Auswirkungen von Verwindungen und Wölbungen während des Lötens auf die Qualität und Zuverlässigkeit von Lötstellen

Projektleitung am IAVT/ZmP
Dr.-Ing. habil.
Heinz Wohlrabe
Tel.:
(0351) 463 35479
Wissenschaftliche Koordinierung
MSc.
Oliver Albrecht
Tel.:
(0351) 463 36408
Finanzierung

AiF/DVS

Projektlaufzeit
04/2017 - 03/2019
Projektpartner

Projektbegleitender Ausschuss: Balver Zinn Josef Jost GmbH & Co.KG; Christian Koenen GmbH High Tech Stencils; Danfoss Silicon Power GmbH; DHD Deubner Hoffmann Digital GmbH Leipzig; G&W Leiterplatten Dresden GmbH & Co. KG; Hella KGaA Hueck & Co; Hensoldt; Heraeus Materials Technology GmbH & Co.KG; Microtronic Microelectronic Vertriebs GmbH; Miele & Cie. KG; Robert Bosch GmbH; Seho Systems GmbH; Sensitec GmbH; Texas Instruments Deutschland GmbH; Trainalytics;Zollner Elektronik AG

Inhalt des Projekts

Im SMT-Prozess erwartet man, dass die zu verarbeitenden Komponenten immer eben (bzw. unverbogen) sind. In der Realität treten aber Verwindungen und Wölbungen auf. Standards (z.B. IPC TM 650) geben Maximalwerte für diese Verbiegungen an, die aber nur für Raumtemperatur gelten. Für das Löten gibt es keine speziellen Grenzwerte. Am Institut steht mit dem TherMoiré® System eine Messausrüstung zur Verfügung, mit der man unter angenäherten Lötbedingungen die Verbiegungen von Bauelementen und Leiterplatten messen kann. Die zahlreich vorhandenen Messergebnisse zeigen, dass bei vielen Bauelementen und Leiterplatten erhebliche Verbiegungen nur während des Lötens auftreten, die mit real auftretenden Qualitäts- (z.B. Head in Pillow bei BGA) und Zuverlässigkeitsproblemen (z.B. Padabrissen) korrelieren.

Im Projekt werden Messungen an verschiedenen Bauelementen und Leiterplatten durchgeführt, deren Ergebnisse in eine Verbiegungsdatenbank einfließen. Es werden Testboards mit gezielt einstellbarem Verbiegungsverhalten konstruiert. In Experimenten werden die Einflüsse von solchen Verbiegungen auf die Qualität und die Zuverlässigkeit ermittelt. Die Zuverlässigkeitsanalysen werden durch FE-Simulationen ergänzt.

Als Endergebnis ergeben sich Empfehlungen für präzisere Grenzwerte von Verwindungen und Wölbungen, die in Standards einfließen können. Es wird dadurch möglich, qualitätskritische Komponenten zu identifizieren und Maßnahmen (notwendige Messungen, Änderungen der Konstruktion und der Materialauswahl) abzuleiten. Als Effekte können signifikante Fehlerquotensenkungen und Verbesserungen der Zuverlässigkeit von elektronischen Baugruppen erwartet werden.

KoHLa

Kompakte Hochspannungsnetzteile für die Integration in Laserquellen

Projekttitel

Kompakte Hochspannungsnetzteile für die Integration in Laserquellen

Projektleitung am IAVT/ZmP
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult.
Karlheinz Bock
Tel.:
(0351) 463 36345
Wissenschaftliche Koordinierung
Dr.-Ing.
Karsten Meier
Tel.:
(0351) 463 36594
Finanzierung

ZIM / BMWi

Projektlaufzeit
04/2017 - 09/2019
Projektpartner

TU Berlin - Forschungsschwerpunkt Technologien der Mikroperipherik
Tigris Elektronik GmbH
LFG - Eckhard Oertel e. K.

Inhalt des Projekts

Im Projekt KoHLa (Kompakte Hochspannungsnetzteile für die Integration in Laserquellen) wird die Miniaturisierung und Integration eines Hochspannungsnetzteils für eine CO2-Laserbearbeitungsanlage angestrebt. Aktuell wird das Hochspannungsnetzteil als 19“-Racklösung umgesetzt. Eine massive Bauraumreduzierung und direkte Integrierbarkeit, Innovationen der elektrischen Funktion, der Aufbau- und Verbindungstechnik und des Entwärmungskonzepts stehen im Vordergrund.

Unter Weiterentwicklung der PowerBoard-Technologie (organische Leiterplatten mit dicker, strukturierter Kupferinnenlage) und der Entwicklung von organisch-keramischen-Verbundaufbauten wird eine Leistungsbaugruppe entwickelt. Damit lässt sich die Ablösung bisheriger Kühlkonzepte, die Integration analoger Leistungs- und digitaler Regelstrukturen, die Nutzung von kostengünstigen Materialien und Bauelementen sowie die stärkere Miniaturisierung der Leistungsbaugruppe und direkte Integration in das Gesamtsystem realisieren. Ziel ist es, einen Hochspannungsnetzteildemonstrator herzustellen, der Funktion, technologische Weiterentwicklung und Machbarkeit von organisch-keramischen Verdrahtungsträgern aufzeigt.

FlexEO

Auf flexibler Elektronik und Optik basierendes tragbares Gerät zur in vivo Spektrometrie von Blutbestandteilen für die Telemedizin

Projekttitel

Auf flexibler Elektronik und Optik basierendes tragbares Gerät zur in vivo Spektrometrie von Blutbestandteilen für die Telemedizin

Projektleitung am IAVT/ZmP
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult.
Karlheinz Bock
Tel.:
(0351) 463 36345
Wissenschaftliche Koordinierung
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult.
Karlheinz Bock
Tel.:
(0351) 463 36345
Finanzierung

SMWi - SAB

Projektlaufzeit
12/2016 - 12/2019
Projektpartner

Institut für Biomedizinische Technik der TU Dresden
Anvajo GmbH

Inhalt des Projekts

Die Technische Universität Dresden (TUD) und die Anvajo GmbH, eine studentische Ausgründung der TUD, führen gemeinsam das Telemedizin-Projekt »FlexEO - Auf flexibler Elektronik und Optik basierendes tragbares Gerät zur in vivo Spektrometrie von Blutbestandteilen für die Telemedizin« durch.

Ein tragbares Gerät wird entwickelt, das außerklinisch und nicht-invasiv Blutbestandteile und Parameter des Herz-Kreislauf-Systems analysieren kann. Das Kernstück der nicht-invasiven Messung wurde in den letzten drei Jahren am Institut für Aufbau- und Verbindungstechnik der Elektronik (IAVT) der Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik (EuI) entwickelt: ein optisches Mikrospektrometer, mit dessen Hilfe Licht in seine spektralen Bestandteile zerlegt und analysiert werden kann. Dieses Mikrospektrometer ist so klein, dass es leicht in einen Fingerclip oder ein tragbares Gerät integriert werden kann.

Das Mikrospektrometer soll in ein tragbares Gerät eingebettet werden, welches teilweise auf flexibler Elektronik basiert. Die Wissenschaftler/innen am IAVT der TUD werden dieses Gerät entwerfen. Aufgrund der flexiblen Elektronik werden sich die Sensoren des Gerätes an die Anatomie des Trägers anpassen können. Somit werden die verschiedenen  Sensoren im Gerät optimal zur Körperoberfläche hin ausgerichtet. Das wird zu einer deutlichen Verbesserung der Messqualität im Vergleich zu herkömmlichen Methoden führen. Neuartige Algorithmen sollen außerdem den pulsierenden Blutanteil im menschlichen Gewebe berücksichtigen. So sollen bisher nicht messbare Blutbestandteile nicht-invasiv bestimmt werden können. Die dafür benötigte Software wird im Rahmen des Projekts am Institut für Biomedizinische Technik der Fakultät EuI entwickelt.

Mit Hilfe des Gerätes und dessen neuer Messtechnik sollen konventionelle Messmethoden qualitativ entscheidend verbessert werden, um eine flächendeckende, telemedizinische Überwachung und Versorgung von chronisch erkrankten Menschen (wie z.B. Patienten mit obstruktiven-Schlafapnoe-Syndrom oder Diabetes Mellitus) im häuslichen Umfeld zu ermöglichen.

Die Projektlaufzeit von FlexEO umfasst insgesamt drei Jahre; im Dezember 2019 soll das Projekt abgeschlossen werden.

Atto3D

ESF-Nachwuchsforschergruppe "Kommunikationsinfrastrukturen für Attonetze in 3D-Chipstapeln"

Projekttitel

ESF-Nachwuchsforschergruppe "Kommunikationsinfrastrukturen für Attonetze in 3D-Chipstapeln"

Projektleitung am IAVT/ZmP
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult.
Karlheinz Bock
Tel.:
(0351) 463 36345
Wissenschaftliche Koordinierung
Dipl.-Ing.
Sebastian Lüngen
Tel.:
(0351) 463 43790
Finanzierung

ESF/SAB

Projektlaufzeit
09/2015 - 02/2019
Projektpartner

TU-Dresden, Fakultät für Elektro- und Informationstechnik:

  • Institut für Halbleiter- und Mikrosystemtechnik
    • Professur für Halbleitertechnik
  • Institut für Nachrichtentechnik
    • Professur Hochfrequenztechnuik
    • Juniorprofessur für Integrierte Photonische Bauelemente
    • Vodafone Stiftungsprofessur Mobile Nachrichtensysteme
    • Deutsche Telekom Professur Kommunikationsnetze
  • Institut für Feinwerktechnik und Elektronik-Design
  • Institut für Grundlagen der Elektrotechnik und Elektronik
    • Professur für Hochparallele VLSI-Systeme und Neuromikroelektronik
    • Professur für Schaltungstechnik und Netzwerktheorie
    Inhalt des Projekts
    Themenkomplex der Kommunikationsinfrastrukturen für 3D-Attonetze

    Die fortwährende Miniaturisierung führt in den nächsten 20 Jahren an physikalische Grenzen. Bereits heute werden Chips in 14 nm CMOS produziert. Bei weiterer Skalierung sind die Abstände der Transistorgeometrien in der Größenordnung weniger Siliziumatome im Kristallgitter bzw. nur noch wenige Atomlagen dünn.

    Ein möglicher Ausweg ist die 3D-Integration, d.h. das Stapeln von Chips übereinander. Hierdurch entstehen im Miniaturformat „Hochhäuser“ der Elektronik. Um das gesamte Potential dieser Technologie nutzen zu können, ist es notwendig, dass Informationen innerhalb des gesamten Chipstapels ausgetauscht werden können. Dies bedeutet, dass eine völlig neue Kommunikationsinfrastruktur mit all ihren Komponenten in kleinsten Abmessungen erforscht und entworfen werden muss, die hochgradig energieeffizient und ressourcenschonend ist. Durch diese Kommunikationsinfrastruktur entsteht ein eigenes Internet innerhalb eines Chipstapels im Kleinstformat, weshalb dies für die neue Forschergruppe „3D-Attonetz“ genannt wird.

    Das Thema dieser Nachwuchsforschergruppe gehört zu einer der wichtigsten Branchen Sachsens und Deutschlands (vgl. auch Hightech-Strategie des Bundes und Innovationsstrategie des Freistaates Sachsen), der Informations- und Kommunikationstechnologie. Die Mikroelektronik-, Halbleiter- und Photovoltaikindustrie hat eine lange Tradition im Raum Dresden/Freiberg/Chemnitz. Das sächsische Forschungs- und Entwicklungscluster Silicon Saxony, das ca. 300 Mitgliedsfirmen zählt, in denen etwa 40.000 Menschen beschäftigt sind, hat diese Bedeutung erkannt und treibt das Zukunftsthema 3D-Integration ebenfalls stark voran.

    Die 3D-Integration und darauf aufbauend die 3D-Attonetze werden als Schlüsseltechnologie für viele zukünftige Produkte, innovative Technologien und Megatrends wie Smart Cities, Smart Grids oder Industrie 4.0 gesehen. Darunter z.B. auch das Taktile Internet, welches zusammen mit der fünften Mobilfunkgeneration ab ca. 2022 seinen Marktstart haben wird.

    HAEC II

    Sonderforschungsbereich (SFB) 912, “HAEC – Highly Adaptive Energy-Efficient Computing"

    Projekttitel

    Sonderforschungsbereich (SFB) 912, “HAEC – Highly Adaptive Energy-Efficient Computing"

    Projektleitung am IAVT/ZmP
    Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult.
    Karlheinz Bock
    Tel.:
    (0351) 463 36345
    Wissenschaftliche Koordinierung
    Dr.-Ing.
    Krzysztof Nieweglowski
    Tel.:
    (0351) 463 35291
    Finanzierung

    DFG

    Projektlaufzeit
    07/2015 - 06/2019
    Projektpartner

    Alle Projektpartner gehören zur Technischen Universität Dresden.

    Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik:

    • Institut für Grundlagen der Elektrotechnik und Elektronik
    • Institut für Nachrichtentechnik
    • Institut für Aufbau- und Verbindungstechnik der Elektronik

    Fakultät Informatik:

    • Institut für Technische Informatik
    • Institut für Systemarchitektur
    • Institut für Software- und Multimediatechnik
    • Institut für Theoretische Informatik

    Naturwissenschaftliche Fakultät, Bereich Mathematik

    • Institut für Numerische Mathematik

    Zentrum für Informationsdienste und Hochleistungsrechnen (ZIH)

    Inhalt des Projekts
    HAEC-Ansatz: optische und drahtlose Chip-zu-Chip-Kommunikation im Computersystem
    Glass interposer mit Umlenkoptik montiert auf flexiblem Foliensubstrat mit Polymerlichtwellenleitern
    Packagingkonzept für Rechenknoten mit integrierten optischen und drahtlosen Sende-/Empfangsmodulen

    Teilprojekt A10: Systemintegration für optische und drahtlose Pbit/s Übertragung in Hochleistungsrechnern

    Um dem steigenden Energiebedarf der globalen Internetnutzung und den daraus resultierenden ökologischen Auswirkungen zu begegnen, verfolgt der Sonderforschungsbereich HAEC („Highly Adaptive Energy-Efficient Computing“) als visionäres Ziel die Erforschung von Technologien, die Computersysteme mit hoher Energieeffizienz ermöglichen ohne deren hohe Leistungsfähigkeit zu beeinträchtigen. Um das Ziel eines integrierten Ansatzes für hochadaptive energieeffiziente Informationsverarbeitung zu erreichen, wird das Problem auf allen betroffenen Technologieebenen angegangen: der Hardware, der Computerarchitektur und dem Betriebssystem, der Softwaremodellierung als auch der Anwendungsmodellierung und der Ebene der Laufzeitkontrolle. Es soll ein neuartiges Konzept (die HAEC-Box) für den Aufbau von Computern untersucht werden, in dem innovative Ideen für optische und drahtlose Chip-zu-Chip-Kommunikation angewandt werden. Der HAEC-Sonderforschungsbereich ist ein erster Versuch, um hohe Adaptivität und Energieeffizienz in einem integierten Ansatz zu erreichen.

    Innerhalb des SFB 912 das IAVT bearbeitet das Teilprojekt A10: Systemintegration für optische und drahtlose Pbit/s Übertragung in Hochleistungsrechnern. Der Forschungsschwerpunkt des Teilprojektes ist die Integration der Komponenten der Transceiver in ein Hochleistungspackage. In der Phase II wird an folgenden Forschungsthemen geforscht: die elektro-optische Integration auf Leiterplatten- und Package-Level, die Aufbau- und Verbindungstechnike für mm-Wellenübertragung und das Einbetten bzw. die Integration von Komponenten auf dem Wafer-Level.