Første DTU-mikrochip bygget med open source-værktøj

fredag 06 maj 22

Kontakt

Martin Schoeberl
Professor
DTU Compute
45 25 37 43

Kontakt

Luca Pezzarossa
Adjunkt
DTU Compute

DTU’s mikrochip

  • DTU-mikrochippen bliver designet og produceret gennem et særligt program, som Google har sammen med chipproducenten Skywater. De to virksomheder har frigivet en række såkaldt PDK - Process Design Kit – så man gratis får adgang til alt det, som man behøver for at designe og producere en mikrochip; værktøjer, instruktionssæt og vejledninger.
  • Hele udviklingen med open source-værktøjer er grunden til, at det kan lade sig gøre, for det har gjort alt meget nemmere. Rundt i verden sidder mange andre også og arbejder med chipdesign, så man hjælper hinanden.
  • DTU-mikrochippen bygger på et dualcore system med to forskellige processorer, RISC-V 32-bit processor og Patmos, en tidsforudsigelig multi-processor-platform, som er skabt på DTU
  • Mens Patmos f.eks. kan drive processer, der er tidskritiske - som rotorblade på en drone, kan RISC-V tage sig af processer, hvor tiden ikke er afgørende.

DTU-tema om chipteknologi

Chipkrisen raser verden over. DTU kan ikke løse den, men i kraft af universitetets unikke faciliteter kan DTU være med til at forske, uddanne ingeniører og udvikle nye prototyper og løsninger på chipudfordringen. Læs mere i temaet.

12 studerende har designet en chip med gratis software, og den bliver produceret i USA uden omkostninger gennem et Google-initiativ.

Der er altid en festlig stemning på DTU, når de studerende afslutter et 13 uger langt semester. Dette forår skriver 12 studerende samtidig historie på DTU Compute. Siden februar har de fulgt et specialkursus i chipdesign.

Kurset er historisk af flere grunde: Det er første gang, at DTU underviser i chipdesign som et semester-fag for bachelor- og kandidatstuderende. Det er også første gang, at man anvender open source-værktøjer til at designe mikrochippen med. Tilmed bliver chippen produceret gratis i USA i løbet af sommeren, så man hjemme på DTU i efteråret kan teste, om den reelt virker.

”I mange år har man talt om open source-software. Nu kommer open source-hardware. Det er banebrydende, at vi kan benytte gratis værktøjer til at designe chippen med. For normalt er det så dyrt at købe licenser til de forskellige værktøjer, man bruger til at lave en mikrochip med, at kun virksomheder har haft mulighed for det,” forklarer professor Martin Schoeberl, der sammen med adjunkt Luca Pezzarossa står i spidsen for kurset.

”Det er imponerende og inspirerende at se, hvordan en relativt lille gruppe af bachelorstuderende kan arbejde sammen om de svære udfordringer, der er forbundet med chipdesignprocessen og producere konkrete resultater på så kort tid. Ud over chipdesignprocessen lærer de studerende værdien af konstruktivt teamwork, som jeg mener er en grundlæggende færdighed for fremtidige ingeniører," siger Luca Pezzarossa.

”Chipdesign er det ypperste”

Når man vil arbejde med digital elektronik, er det en fordel at komme med en elektrobaggrund, så man har indgående viden om elektriske kredsløb med videre og derfra gå videre over i computer science. De 12 studerende kommer da også alle fra DTU Elektro.

På kurset er de studerende fordelt i små grupper, som tager sig af de mange forskellige dele af processen med chip design, om hvordan det fungerer osv. 11 af de 12 studerende er i gang med deres bachelor. En af dem er Christa Skytte Jensen, der er ved at skrive bacheloropgaven på 6. semester i algoritmer og datastruktur:

”Jeg tænker, at jeg skal arbejde med chipdesign, og derfor er kurset en god måde at se det an på. Vi er alle nybegyndere og lærer i takt med hinanden og får et overordnet billede af, hvad det går ud på.”

"I mange år har man talt om open source-software. Nu kommer open source-hardware. Det er banebrydende, at vi kan benytte gratis værktøjer til at designe chippen med."
Professor Martin Schoeberl, forskningssektionen Embedded Systems Engineering på DTU Compute

Karl Herman Krause læser på 4. semester på DTU Elektro og arbejder i forvejen meget med digital elektronik og computerarkitektur, som minder en del om chip design:

”Chipdesign har jo altid været det ypperste inden for elektronik for mig. Jeg synes, at meget af mit liv har været præget af digital elektronik. Verden ændrer sig med stor hastighed med digital elektronik, og det er dét, der sætter pacet for, hvordan andre teknologier udvikler sig. Så tanken om at kunne spille en rolle i det i fremtiden er virkelig fascinerede og super spændende.”

Behov for innovation i Danmark

EU vil have chipdesign og produktion tilbage på europæisk jord og ønsker gennem EU Chips Act at skaffe 43 milliarder euro i offentlig og privat investering. For nyligt holdt DTU Compute sammen med mikrochip-industrien en velbesøgt karrieredag – DTU Chip Day – hvor meldingen fra de 20 virksomheder til de mange studerende var, at der er masser af ledige job inden for chipdesign i Danmark.

Manglen på folk er medvirkende til, at Jørgen Kragh Jakobsen, der er analog-kredsløbsdesigner og ejer af enkeltmandsvirksomheden IC Works, har foreslået Martin Schoeberl og Luca Pezzarossa at stable et specialkursus på benene for at øge de unges interesse for chipdesign. Og han hjælper selv gratis med på kurset.

”Vi har brug for, at der kommer innovation tilbage på det her område. Og specialkurset her er den første generation af nogle chipdesignere, der arbejder med open source-værktøjer. Det har vi ikke set før. Og det kommer til at eksplodere over de næste par år,” mener Jørgen Kragh Jakobsen.

”Det betyder meget, at de studerende kan få hands-on-experience, så de kender processen med at designe en chip, der skal kunne forskellige ting, og senere få den tilbage og finde ud af, hvad man har gjort galt. Det er jo det, vi gør ude i industrien. Derfor er det rigtig fint at se de bachelorstuderende få praktisk erfaring med det her,” siger han.