Die Abteilung System Architectures befasst sich mit folgenden Themen: Drahtlose Breitbandsysteme, zuverlässige Datenverarbeitung, neuromorphe Hardware sowie intelligentes Internet der Dinge und bietet Dienstleistungen im Bereich Systemintegration und -tests an.
Die Aktivitäten im Bereich drahtloser Breitbandsysteme konzentrieren sich auf 6G-Kommunikationssysteme. Wichtige Themen und Beiträge des IHP sind in erster Linie integrierte Sensorik und Kommunikation, die in der Regel durch die Einbettung kooperativer Laufzeitmessverfahren und nicht-kooperativer Radarmethoden in die Kommunikationssysteme erreicht werden. Ein weiteres Ziel ist ein hoher Datendurchsatz, wobei hier drahtlose Verbindungen mit 100 Gbit/s und mehr angestrebt werden. In diesem Zusammenhang verfolgt die Abteilung zwei Ansätze. Dies sind einerseits die Steigerung der spektralen Effizienz mithilfe von Beamforming-, MIMO- und Line-of-Sight (LoS)-MIMO-Verfahren und andererseits die Erhöhung der Bandbreite durch die Nutzung neuer Frequenzbänder oberhalb von 100 GHz.
Ein zweites wichtiges Forschungsthema sind zuverlässige Computersysteme für anspruchsvolle Anwendungen wie KI, Raumfahrt oder autonomes Fahren. In diesem Zusammenhang liegt der Schwerpunkt auf zuverlässigen Multiprozessorarchitekturen, bei denen das Verhältnis zwischen Leistung, Stromverbrauch und Zuverlässigkeit dynamisch angepasst werden kann. Diese Rekonfigurierbarkeit wird durch die Anzahl der On-Chip-Sensoren ermöglicht, die das Lebensdauermanagement des Siliziums unterstützen.
Dieses Thema umfasst auch aktive Maßnahmen zur Gewährleistung einer sicheren Verarbeitung, indem die Methodik gegen Seitenkanalangriffe untersucht und sichere Krypto-Engines bereitgestellt werden. Schließlich ist die Strahlungshärten-Entwicklungsmethodik wichtig, da der Weltraum eines der strategischen Anwendungsgebiete des IHP ist.
Die Entwicklung neuromorpher Hardware hat sich in den letzten Jahren zu einem weiteren Forschungsschwerpunkt der Abteilung entwickelt. Dazu gehört die Untersuchung von KI-Verarbeitungsansätzen, die auf neuartigen Technologien (wie RRAM), neuartigen Architekturen (wie In-Memory-Computing) und innovativen algorithmischen Ansätzen (wie bioinspiriertem Computing, gepulste neuronale Netze usw.) basieren. Darüber hinaus untersucht die Abteilung den Zusammenhang zwischen Zuverlässigkeit und KI, indem sie Zuverlässigkeitsuntersuchungen von KI-Hardware durchführt, aber auch KI einsetzt, um die Zuverlässigkeitsvalidierung zu beschleunigen.
Die Abteilung verfolgt auch Ansätze, die über die Hardwareentwicklung hinausgehen, im Bereich des intelligenten Internets der Dinge. In diesem Zusammenhang liegt der Schwerpunkt auf sicheren, komplex vernetzten cyber-physikalischen Systemen, welche die in der Abteilung untersuchten Kommunikations- und Rechenkomponenten integrieren. Die Abteilung ist national und international anerkannt und liefert bedeutende Forschungsergebnisse in den Bereichen Breitbandkommunikationssysteme, KI-Hardware und zuverlässige Schaltungslösungen. Infolgedessen beteiligt sie sich an einer Vielzahl von Forschungs- und Entwicklungsprojekten auf EU-, nationaler und regionaler Ebene.
Außerdem verfügt diese Abteilung über eine umfangreiche Forschungsinfrastruktur und Labore, z. B. für Chip-Tests, Integrationsdienstleistungen und eine Antennenmesskammer. Die Aktivitäten in der SYA-Abteilung sind vollständig auf die Forschungsziele der anderen Abteilungen abgestimmt und stellen eine Verbindung zu Anwendungen und den entsprechenden Systemarchitekturen her.
Technische Kompetenzen
- Entwurf fehlertoleranter Computerarchitekturen und Multiprozessoren
- Entwurfsmethode für fehlertolerante, robuste und strahlenharte Designs
- digitale Signalverarbeitung zur Lokalisierung und Entfernungsmessung, basierend auf N-Way-Entfernungsmessung und Radartechnologie
- Management und Modellierung von Hardware zur Beschleunigung von KI-Anwendungen
- drahtlose Kommunikation mit der höchsten Datenrate (5G und Beyond-5G)
- safety-critical WLAN für Systeme mit geringer Latenz
- fronthaul/backhaul-Netzwerke
- Signalverarbeitung für ultrahohe Geschwindigkeit bei 60 - 300 GHz Bandbreite
- ASIC-Design und -Test
