Tutkimus

SoC Hubin ensimmäistä järjestelmäpiiriä testataan Tampereella - pian edessä demosovellukset

Julkaistu 10.6.2022

Tampereen yliopisto

Ballast-piiri kytkettynä kultalangoilla piirilevylle juotettavaan koteloon. Kuva: Tampereen yliopisto

SoC Hub -hankkeen ensimmäisen järjestelmäpiirin suunnittelutyö saatiin valmiiksi viime vuoden lopussa Tampereen yliopiston ja yritysten yhteistyönä. Nyt Tampereelle saapuneet fyysiset piirit on testattu toimiviksi.

SoC Hub -konsortion tiiviin yhteistyön ensimmäinen tulos on Ballast-nimen saanut järjestelmäpiiri, joka valmistettiin TSMC:n tehtaalla Taiwanissa. Eurooppaan saapuessaan osa piireistä koteloitiin tutkimusinstituutti Imecin toimesta ja lähetettiin sen jälkeen Tampereelle.

Valmistelutyöt piirin vastaanottamista varten olivat olleet valmiina hyvän aikaa, sillä Ballastin piti saapua Tampereelle jo aikaisemmin keväällä. Tuotannossa oli kuitenkin viivettä koteloinnin vuoksi. Odotus palkittiin viimein 2. kesäkuuta, kun 100 kappaletta järjestelmäpiirejä saapui Tampereen yliopistolle.

Piirin herättäminen eli wake-up on ensimmäinen testaustehtävä, kun järjestelmäpiiri saapuu tuotannosta.

– Piirin herättäminen on jännittävä vaihe. Vaikka suunnitelmat olisivat kunnossa, usein tulee joitain pieniä yllätyksiä. Esimerkiksi näkyvyys piirin sisälle on hyvin rajallista, eikä ole ollenkaan yksinkertaista saada piirin prosessorit suorittamaan koodia, kertoo järjestelmäpiirisuunnittelun työelämäprofessori Ari Kulmala Tampereen yliopistosta.

Ballast-piiri saatiin herätettyä henkiin ennätysnopeasti kahdessa työpäivässä. Nyt prosessorit käynnistyvät ja ajavat perinteistä ledivilkutinohjelmaa. Onnistunut herätysvaihe kertoo siitä, että piirin suunnittelu on tehty oikein. Testausta varten on tehty oma Graniitti-piirilevy, joka toimii jatkossa myös Ballastin kehitysalustana.

Testausprosessi etenee seuraavaksi alijärjestelmien yksityiskohtaisiin testeihin ja suorituskykymittauksiin.

Ballastin sovellusten ohella kehitetään jo uutta järjestelmäpiiriä

Ballast on monipuolinen ja yleiskäyttöinen järjestelmäpiiri, jota voi käyttää erilaisissa sovelluksissa.

– Perusteellisen testauksen jälkeen aloitamme yhdessä yritysten kanssa demonstraatiosovellusten tekemisen. Yksi näistä on ajoneuvojen luokittelua toteuttava koneoppimissovellus, sanoo professori Timo Hämäläinen Tampereen yliopistosta.

Järjestelmäpiirin valmistuksessa käytettiin 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. Piirille on myös toteutettu ohjelmistokehitystuki.

Ballastin suunnittelu on osa Business Finlandin rahoittamaa SoC Hub -konsortioprojektia, johon kuuluvat Tampereen yliopisto, Nokia, CoreHW, VLSI Solution, Siru Innovations, TTTEch Flexibilis, Procemex, Wapice ja Cargotec.

SoC Hub kehittää yhteensä kolme järjestelmäpiiriä vuoden 2023 loppuun mennessä. Toisen järjestelmäpiirin kehitys on jo hyvässä vauhdissa, ja sen suunnittelun odotetaan valmistuvan kuluvan vuoden loppupuolella.

– Järjestelmäpiirisuunnittelu on olennaisessa roolissa teknologiakehityksessä, ja siihen tarvitaan sekä tutkimusorganisaatioiden että yritysten panosta ja yhteistyötä. SoC Hubin saavutus osoittaa, että Tampereella tehdään juuri oikeita asioita alan hyväksi, sanoo ekosysteemivastaavana toimiva Kari Leino Business Finlandista.