Forse tijdwinst bij ontwikkelen en onderhouden chipmachines

22/10/2007 10:00



Innoventura



ASML als onderzoekslaboratorium voor wetenschappelijk onderzoek Embedded Systems Institute

Forse tijdwinst bij ontwikkelen en onderhouden chipmachines

Het integreren en testen van nieuwe chipmachines kan tot 20% sneller. En de diagnosetijd bij het vastlopen van deze machines kan zelfs honderd maal korter. Deze concrete resultaten uit het onderzoeksprogramma Tangram van het Embedded Systems Institute (ESI) bieden enorme concurrentievoordelen voor de high tech industrie in Nederland. De chipmachinefabrikant ASML, die als laboratorium diende voor het wetenschappelijk onderzoek, is druk bezig om de onderzoeksresultaten naar de praktijk te vertalen. Woensdag 31 oktober is het eindsymposium van Tangram op de High Tech Campus te Eindhoven.

Chipmachinefabrikanten
De ongekende snelheid waarmee grote aantallen nieuwe mobieltjes, laptops of navigatiesystemen de markt bestormen zou ondenkbaar zijn zonder de geavanceerde onderliggende elektronica. De Intels en AMD's van deze wereld maken steeds kleinere chips, die steeds sneller zijn en meer functies aankunnen. Chipfabrikanten leunen sterk op hun belangrijkste leveranciers, de bouwers van de machines die deze chipjes kunnen fabriceren. Om voorop te lopen in deze sterk innovatieve markt moeten chipmachinefabrikanten de meest vooruitstrevende machines met de hoogste productiviteit als eerste op de markt brengen. Elke stap die de ontwikkeling van nieuwe machines kan versnellen is voor hen van het grootste belang. Het Veldhovense bedrijf ASML is op deze markt een van de wereldspelers.

Jumbojet
De complexiteit van een chipmachine is vergelijkbaar met de modernste jumbojet. Vele tienduizenden componenten moeten vaak volautomatisch hun specifieke functie uitoefenen, en als machine gezamenlijk een perfect eindresultaat afleveren. Het ontwikkelen van de software, die zorgt voor deze specifieke én gezamenlijke besturing, zorgt dan ook voor een fors deel van de kosten en tijd bij het ontwikkelen van een nieuwe machine. Bij het maken van die software zijn twee fasen te herkennen. De eerste fase is het in programmeertaal specificeren van de functies van alle componenten in de machine. De tweede fase is het integreren van al die afzonderlijke softwarestukjes tot een groot werkend geheel en het testen van de machine totdat deze perfect functioneert.

Honderd maal korter
Het onderzoeksproject Tangram richtte zich op de tweede fase. Om de snelheid van het integreren en testen te verhogen, is de bestaande praktijk niet altijd meer toereikend. Bij nieuwe apparaten, waarvan de complexiteit toeneemt, zal de oude procedure meer en meer tijd vergen en tot meer dan 50% van alle tijd en kosten voor zijn rekening gaan nemen. Een nieuwe aanpak was dan ook noodzakelijk. De onderzoekers wisten alleen al door een slimmere planning van de integratie- en testwerkzaamheden een tijdsbesparing tot 20% te bereiken. Daarnaast zijn zij er in geslaagd de diagnosetijd, die nodig is om haperende machines weer aan de praat te krijgen, met een honderdmaal te verkorten. Tangram heeft ook een veel toegankelijker interface gemaakt voor ontwikkelaars en onderhoudspersoneel door het leveren van een generieke test- en simulatieomgeving.

Virtuele modellen
Naast deze successen is in de toekomst nog grote winst te bereiken met het succesvol afronden van twee andere onderdelen van het onderzoeksproject, het modelmatige integreren en testen van de software zelf. Deze methode gaat er van uit om virtuele modellen te maken van de software, om die vervolgens te integreren en te testen. Dit zou tot een veel snellere herkenning van eventuele fouten of nieuwe ontwerpeisen kunnen leiden. Hier stuitten de onderzoekers wel op een probleem. Alhoewel het nut van deze aanpak in principe is aangetoond, bleek de complexiteit van de ASML machines nog te groot om de aanpak industrieel toepasbaar te krijgen. .

Explosieve groei
Prof. Dr. Ed Brinksma, directeur van het ESI: "De capaciteit van hardware, in termen van geheugen, kloksnelheid, aantallen transistoren op een vierkante millimeter etc, groeit explosief. Om daar zoveel mogelijk uit te halen, moet je het met software kunnen bijbenen. Daar knelt het nu, bij de integratie van software en hardware. Er is heel veel wetenschappelijk onderzoek voor nodig om daar sprongen in te maken. En dat is precies wat ESI doet, op een wetenschappelijke manier er voor zorgen dat je veel meer kan halen uit complexe high-tech systemen."

Wetenschap in huis
Ir. Tammo van den Berg, hoofd softwareontwikkeling bij ASML: "We hadden de wetenschap nodig voor onze uitdagingen. Om in plaats van academische rapportjes ook echt toepasbare resultaten te krijgen, hebben we de wetenschap in huis gehaald. ASML was 'het laboratorium', en de onderzoekers moesten jaarlijkse resultaten laten zien. Dat was even wennen voor hen, en ook voor ASML, maar het heeft wel gewerkt. Tangram is wat ons betreft succesvol."

Onderzoekspartners
Een groot aantal industriële en academische partners hebben in het onderzoek samengewerkt. Naast ASML en ESI zijn dat de Radboud Universiteit Nijmegen, de Technische Universiteit Eindhoven, de Technische Universiteit Delft, de Universiteit Twente, TNO en Science & Technology. Het vierjarige Tangram project is mede gefinancierd door een innovatiesubsidie van het Ministerie van Economische Zaken. De wetenschappelijke resultaten zijn onder andere tientallen publicaties in vooraanstaande wetenschappelijke tijdschriften en op congressen, en een vijftal proefschriften. Daarnaast hebben een groot aantal studenten stages en afstudeeropdrachten binnen het project uitgevoerd.

Het Embedded Systems Instituut
Het ESI is een wetenschappelijk onderzoeksinstituut dat zich richt op het versnellen van innovaties in de high tech industrie door het leveren van toepassingsgerichte wetenschappelijke kennis op het gebied van Embedded Systemen. Zij werkt daarbij in partnership samen met een groot aantal Nederlandse universiteiten, mede-kennisinstellingen en industriële partijen. Het belangrijkste kenmerk van ESI is dat het onderzoek zich afspeelt op de werkvloer van de bedrijven volgens het 'Industry as Laboratory' concept. Geïnspireerd door industriële vraagstelling en de bijbehorende grootschalige benadering ontwikkelt het ESI wetenschappelijke kennis. De resultaten komen via gerichte kennistransferprojecten bij het bedrijfsleven terecht.





http://www.esi.nl