DE102016224747A1 - control unit - Google Patents
control unit Download PDFInfo
- Publication number
- DE102016224747A1 DE102016224747A1 DE102016224747.6A DE102016224747A DE102016224747A1 DE 102016224747 A1 DE102016224747 A1 DE 102016224747A1 DE 102016224747 A DE102016224747 A DE 102016224747A DE 102016224747 A1 DE102016224747 A1 DE 102016224747A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- unit
- arithmetic unit
- control unit
- memory
- semiconductor substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 80
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 65
- 230000015654 memory Effects 0.000 claims description 55
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 25
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 3
- 101100498818 Arabidopsis thaliana DDR4 gene Proteins 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
- G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
- G05B19/0421—Multiprocessor system
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F11/00—Error detection; Error correction; Monitoring
- G06F11/07—Responding to the occurrence of a fault, e.g. fault tolerance
- G06F11/16—Error detection or correction of the data by redundancy in hardware
- G06F11/1629—Error detection by comparing the output of redundant processing systems
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
- G05B19/40—Open loop systems, e.g. using stepping motor
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F15/00—Digital computers in general; Data processing equipment in general
- G06F15/16—Combinations of two or more digital computers each having at least an arithmetic unit, a program unit and a register, e.g. for a simultaneous processing of several programs
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F15/00—Digital computers in general; Data processing equipment in general
- G06F15/16—Combinations of two or more digital computers each having at least an arithmetic unit, a program unit and a register, e.g. for a simultaneous processing of several programs
- G06F15/161—Computing infrastructure, e.g. computer clusters, blade chassis or hardware partitioning
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/20—Pc systems
- G05B2219/26—Pc applications
- G05B2219/2637—Vehicle, car, auto, wheelchair
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Steuergerät (10), insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit einer ersten Recheneinheit (12), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine weitere Recheneinheit (14), insbesondere zur Erweiterung der Rechenleistung der ersten Recheneinheit (12), in dem Steuergerät (10) angeordnet ist, wobei die erste und die wenigstens eine weitere Recheneinheit (12, 14) über wenigstens ein Bussystem (16) miteinander verbunden sind.The invention relates to a control unit (10), in particular for an internal combustion engine, having a first arithmetic unit (12), characterized in that at least one further arithmetic unit (14), in particular for expanding the computing power of the first arithmetic unit (12), in the control unit (12). 10) is arranged, wherein the first and the at least one further computing unit (12, 14) via at least one bus system (16) are interconnected.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Steuergerät, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit einer ersten Recheneinheit.The invention relates to a control unit, in particular for an internal combustion engine, having a first arithmetic unit.
Derzeit bekannte Steuergeräte umfassen in der Regel eine elektronische Recheneinheit, die z.B. in Form eines eingebetteten Systems vorhanden ist. Die Größe der elektronischen Recheneinheit variiert je nach Komplexität der Aufgaben.Currently known control devices typically include an electronic processing unit, e.g. exists in the form of an embedded system. The size of the electronic processing unit varies depending on the complexity of the tasks.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch ein Steuergerät nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird.The problem underlying the invention is solved by a control device according to claim 1. Advantageous developments are specified in the subclaims. Features which are important for the invention can also be found in the following description and in the drawings, wherein the features, both alone and in different combinations, can be important for the invention, without being explicitly referred to again.
Die Erfindung betrifft ein Steuergerät, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit einer ersten Recheneinheit, wobei wenigstens eine weitere Recheneinheit, insbesondere zur Erweiterung der Rechenleistung der ersten Recheneinheit, in dem Steuergerät angeordnet ist. Dabei sind die erste und die wenigstens eine weitere Recheneinheit über wenigstens ein Bussystem miteinander verbunden. The invention relates to a control unit, in particular for an internal combustion engine, having a first arithmetic unit, wherein at least one further arithmetic unit, in particular for expanding the computing power of the first arithmetic unit, is arranged in the control unit. In this case, the first and the at least one further arithmetic unit are connected to one another via at least one bus system.
Die erste und die mindestens eine weitere Recheneinheit sind vorzugsweise dazu ausgebildet, Daten zu verarbeiten. Die weitere Recheneinheit kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, im Wesentlichen gleichartige Informationen und Daten in vergleichbarer Weise zu lesen und/oder zu verarbeiten und/oder auszugeben wie die erste Recheneinheit. Die Verarbeitung der Daten (bzw. wenigstens eines Teils davon) durch die weitere Recheneinheit erfolgt beispielsweise dann, wenn in der primären Recheneinheit eine Anwendung, insbesondere eine sicherheitskritische Anwendung, ausgeführt werden soll. Dabei kann die weitere Recheneinheit eine im Wesentlichen gleichartige Verarbeitung der ersten Daten ausführen. Wenn diese Anwendung beendet ist, können in an sich bekannter Weise Ausgangsdaten (insbesondere die verarbeiteten Daten) der jeweiligen primären und weiteren Recheneinheiten miteinander verglichen werden.The first and the at least one further arithmetic unit are preferably designed to process data. The further arithmetic unit can be designed, for example, to read and / or process substantially similar information and data in a comparable manner and / or output as the first arithmetic unit. The processing of the data (or at least part of it) by the further arithmetic unit takes place, for example, when an application, in particular a safety-critical application, is to be executed in the primary arithmetic unit. In this case, the further arithmetic unit can perform a substantially similar processing of the first data. When this application is finished, output data (in particular the processed data) of the respective primary and further computing units can be compared with one another in a manner known per se.
Vorzugsweise ist die weitere Recheneinheit zur Erweiterung der Rechenleistung der ersten Recheneinheit ausgebildet. Dabei kann die weitere Recheneinheit beispielsweise zur Ausführung einen weiteren, insbesondere einer allein auf der weiteren Recheneinheit ausgeführten, Anwendung, ausgebildet sein.The further arithmetic unit is preferably designed to expand the computing power of the first arithmetic unit. In this case, the further arithmetic unit can be designed, for example, to execute a further application, in particular an application executed solely on the further arithmetic unit.
Insbesondere zum Austausch von Daten sind die erste und die weitere Recheneinheit über ein Bussystem, das beispielsweise einen Adressbus und einen Datenbus umfasst, miteinander verbunden. Alternativ oder ergänzend können auch andere Verbindungsmittel vorhanden sein, die einen Datenaustausch zwischen der ersten Recheneinheit und der weiteren Recheneinheit ermöglichen, beispielsweise wenigstens ein Koppelnetz.In particular for exchanging data, the first and the further arithmetic units are connected to one another via a bus system, which comprises, for example, an address bus and a data bus. Alternatively or additionally, other connection means may also be present, which allow a data exchange between the first processing unit and the further processing unit, for example at least one switching network.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die erste Recheneinheit ein Mikrocontroller umfassend mindestens einen Prozessor, mindestens einen Direktzugriffspeicher (RAM, random access memory, auch als „Arbeitsspeicher“ bezeichnet) und/oder mindestens einen Festwertspeicher (z.B. ROM, read only memory). Dabei ist die wenigstens eine weitere Recheneinheit bevorzugt ein Mikroprozessor oder ein Mikrocontroller oder ein digitaler Signalprozessor oder ein FPGA oder ein ASIC. Bei einer bevorzugten Variante kann die wenigstens eine weitere Recheneinheit auch mehrere der vorstehend genannten Komponenten bzw. Kombinationen hieraus umfassen.In a further refinement, the first computing unit is a microcontroller comprising at least one processor, at least one random access memory (RAM, random access memory, also referred to as "main memory") and / or at least one read-only memory (for example ROM, read only memory). In this case, the at least one further arithmetic unit is preferably a microprocessor or a microcontroller or a digital signal processor or an FPGA or an ASIC. In a preferred variant, the at least one further arithmetic unit can also comprise a plurality of the abovementioned components or combinations thereof.
Bei bevorzugten Ausführungsformen kann die als Mikrocontroller ausgebildete erste Recheneinheit vergleichsweise komplexe Funktionen ausführen und beispielsweise andere Komponenten des Steuergeräts, insbesondere andere integrierte Schaltungen, ICs, bzw. deren Betrieb steuern. In dem Mikrocontroller bzw. einem dem Mikrocontroller zugeordneten Speicher sind meist auch die für den Betrieb notwendigen Daten, Kennfelder und/oder Programme, bevorzugt auch für andere Komponenten, abgespeichert.In preferred embodiments, the first arithmetic unit designed as a microcontroller can perform comparatively complex functions and, for example, control other components of the control device, in particular other integrated circuits, ICs, or their operation. In the microcontroller or a memory associated with the microcontroller are usually also necessary for the operation of data, maps and / or programs, preferably for other components stored.
Die weitere Recheneinheit, mittels der vorteilhaft eine Rechenleistungserweiterung der ersten Recheneinheit realisierbar ist, kann beispielsweise ebenfalls ein Mikrocontroller oder bevorzugt ein Mikroprozessor oder ein digitaler Signalprozessor oder ein FPGA oder ein ASIC sein. Als ASICs werden anwendungsspezifische integrierte Schaltungen bezeichnet (engl.: application specific integrated circuit). Ein FPGA bezeichnet eine feldprogrammierbare integrierte Schaltung (engl.: Field-Programmable Gate Array).The further arithmetic unit, by means of which advantageously a computing power expansion of the first arithmetic unit can be realized, can also be, for example, a microcontroller or preferably a microprocessor or a digital signal processor or an FPGA or an ASIC. ASICs are application-specific integrated circuits (application-specific integrated circuits). An FPGA refers to a Field Programmable Gate Array.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Festwertspeicher der ersten Recheneinheit zur Weitergabe von Daten an die weitere Recheneinheit, die beispielsweise ein Mikroprozessor ist, ausgebildet. Es ist beispielsweise denkbar, dass das für den Betrieb der weiteren Recheneinheit benötigte Programm in dem Festwertspeicher der ersten Recheneinheit abgespeichert ist. Beispielsweise kann die erste Recheneinheit das benötigte Programm aus dem Festwertspeicher auslesen und der weiteren Recheneinheit zur Verfügung stellen.In a preferred embodiment, the read-only memory of the first processing unit for the transmission of data to the further processing unit, which is for example a microprocessor is formed. For example, it is conceivable that the program required for the operation of the further arithmetic unit in the read-only memory of the first Arithmetic unit is stored. For example, the first arithmetic unit can read the required program from the read-only memory and make it available to the further arithmetic unit.
Vorzugsweise weist die zweite Recheneinheit eine Rechenleistung im Bereich von mindestens etwa 6 DMips pro Megahertz, Dhrystone MIPS, Millionen Instruktionen pro Sekunde, weiter vorzugsweise von etwa 8 DMips pro Megahertz auf, wodurch eine effiziente Rechenleistungserweiterung für die erste Recheneinheit gegeben ist.Preferably, the second arithmetic unit has a computing power in the range of at least about 6 DMips per megahertz, Dhrystone MIPS, millions of instructions per second, more preferably about 8 DMips per megahertz, thereby providing efficient computational power expansion for the first arithmetic unit.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste und die wenigstens eine weitere Recheneinheit auf einem ersten Halbleitersubstrat, d.h. auf demselben Halbleitersubstrat, angeordnet. Unter einem Halbleitersubstrat wird beispielsweise ein chip, also ein ungehäustes Stück Halbleiter-wafer, englisch: „die“, verstanden. Durch die Integration der ersten und der weiteren Recheneinheit auf einem gemeinsamen Halbleitersubstrat wird eine Kommunikation und ein Datenaustausch zwischen der ersten und der weiteren Recheneinheit direkt auf dem Halbleitersubstrat ermöglicht. Auf diese Weise werden die erste und die weitere Recheneinheit bereits bei der Herstellung auf einem gemeinsamen Halbleitersubstrat integriert, und insbesondere erfolgt die Fertigung der ersten und der wenigstens einen weiteren Recheneinheit unter Verwendung derselben Halbleiterfertigungstechnologie bzw. Halbleiterfertigungsprozesse.In a preferred embodiment, the first and the at least one further computing unit are on a first semiconductor substrate, i. on the same semiconductor substrate. A semiconductor substrate is understood, for example, as meaning a chip, that is to say an unhoused piece of semiconductor wafer, "the". The integration of the first and the further arithmetic unit on a common semiconductor substrate enables communication and data exchange between the first and the further arithmetic unit directly on the semiconductor substrate. In this way, the first and the further arithmetic unit are already integrated in a common semiconductor substrate during production, and in particular the fabrication of the first and the at least one further arithmetic unit takes place using the same semiconductor manufacturing technology or semiconductor manufacturing processes.
Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform kann die Fertigung des ersten Halbleitersubstrats mit der ersten und der wenigstens einen weiteren Recheneinheit unter Verwendung von „automotive Designregeln“ erfolgen, also von Herstellungsregeln für die Halbleiterfertigung, welche geeignet sind für Anwendungen im Kraftfahrzeugbereich, wodurch vorteilhaft bessere Eigenschaften bezüglich Elektromigration, Einstrahlung, Abstrahlung, Ausfallrate und dergleichen verglichen mit Halbleiterschaltungen für Consumer (Endkunden)-Anwendungen erzielt werden. Dadurch weist das gemäß der vorliegenden Ausführungsform gefertigte Halbleitersubstrat bzw. die darin enthaltenen Recheneinheiten eine besonders geringe Ausfallrate, einen vergleichsweise großen Einsatztemperaturbereich, eine vergleichsweise geringe Stromaufnahme, und eine hohe Langzeitverfügbarkeit auf, sodass sie insbesondere auch für sicherheitskritische Anwendungen sehr gut geeignet sind.In a further particularly preferred embodiment, the production of the first semiconductor substrate with the first and the at least one further processing unit using "automotive design rules" done, ie manufacturing rules for semiconductor manufacturing, which are suitable for applications in the automotive sector, which advantageously better properties Electromigration, irradiation, radiation, failure rate and the like can be achieved compared to semiconductor circuits for consumer (consumer) applications. As a result, the semiconductor substrate manufactured according to the present embodiment or the computing units contained therein has a particularly low failure rate, a comparatively large operating temperature range, a comparatively low power consumption, and a high long-term availability, so that they are particularly well suited for safety-critical applications.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die erste Recheneinheit auf einem ersten Halbleitersubstrat angeordnet, und die wenigstens eine weitere Recheneinheit ist auf einem weiteren, von dem ersten Halbleitersubstrat verschiedenen, Halbleitersubstrat angeordnet. In diesem Fall ist es denkbar, dass das weitere Halbleitersubstrat mittels „Flip-Chip-Montage“ (deutsch: Wende-Montage) ohne weitere Anschlussdrähte mit einer aktiven Kontaktierungsseite zum ersten Halbleitersubstrat hin auf dem ersten Halbleitersubstrat montiert wird. Die Flip-Chip-Montage ermöglicht vorteilhaft gleichzeitig zu der Platzierung des weiteren Halbleitersubstrats die elektrische Kontaktierung mit dem ersten Halbleitersubstrat.In a further advantageous embodiment, the first arithmetic unit is arranged on a first semiconductor substrate, and the at least one further arithmetic unit is arranged on a further, different from the first semiconductor substrate, the semiconductor substrate. In this case, it is conceivable that the further semiconductor substrate is mounted on the first semiconductor substrate by means of "flip-chip mounting" (German: reversal mounting) without further connecting wires with an active contacting side to the first semiconductor substrate. The flip-chip mounting advantageously enables the electrical contacting with the first semiconductor substrate simultaneously with the placement of the further semiconductor substrate.
In einer Ausgestaltung ist der ersten und/oder der wenigstens einen weiteren Recheneinheit wenigstens ein Cache-Speicher zugeordnet. Über den Cache-Speicher, bei dem es sich um einen schnellen Pufferspeicher handelt, wird ein schneller Zugriff auf Daten für die erste bzw. die weitere Recheneinheit sichergestellt. Bei weiteren vorteilhaften Ausführungsformen können sowohl ein „First Level Cache“ als auch ein „Second Level Cache“ vorgesehen sein. Besonders bevorzugt können einer Ausführungsform zufolge der bzw. die Cache-Speicher auch im Bereich der zweiten Recheneinheit angeordnet sein, die beispielsweise als Mikroprozessor ausgebildet ist. Es ist ferner denkbar, dass der bzw. die Cache-Speicher bei der Ausführung von Applikationen auf der ersten Recheneinheit und/oder der zweiten bzw. weiteren Recheneinheit nutzbar sind.In one embodiment, the first and / or the at least one further computing unit is assigned at least one cache memory. The cache memory, which is a fast buffer, ensures fast access to data for the first or the next processor. In further advantageous embodiments, both a first-level cache and a second-level cache can be provided. According to one embodiment, the cache memory (s) may also be arranged in the region of the second arithmetic unit, which is embodied, for example, as a microprocessor. It is also conceivable that the cache memory (s) can be used in the execution of applications on the first computing unit and / or the second or further computing unit.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der wenigstens einen weiteren Recheneinheit ein Festwertspeicher (ROM) zugeordnet. Dabei ist der Festwertspeicher insbesondere als Flash-Speicher mit einer seriellen Datenschnittstelle ausgebildet. In dem Festwertspeicher ist beispielsweise wenigstens ein Programm bzw. die Software für die wenigstens eine weitere Recheneinheit abgespeichert. Alternativ oder ergänzend kann der weiteren Recheneinheit ein zur Ausführung durch sie vorgesehenes Programm auch durch die erste Recheneinheit zur Verfügung gestellt werden, beispielsweise aus einem der ersten Recheneinheit zugeordneten Festwertspeicher.In a further refinement, the at least one further arithmetic unit is assigned a read-only memory (ROM). The read-only memory is designed in particular as a flash memory with a serial data interface. In the read-only memory, for example, at least one program or the software for the at least one further arithmetic unit is stored. As an alternative or in addition, the further arithmetic unit may also be provided with a program provided for execution by the first arithmetic unit, for example from a read-only memory assigned to the first arithmetic unit.
In einer weiteren Ausgestaltung ist wenigstens ein Mittel, insbesondere Kontaktierungsmittel, zur elektrischen Kontaktierung aufweisendes Substratelement (englisch: „interposer“) vorgesehen, wobei wenigstens das erste Halbleitersubstrat auf einer ersten Oberfläche des Substratelements angeordnet ist. Ferner umfasst das Substratelement eine der ersten Oberfläche gegenüberliegende zweite Oberfläche, welche bevorzugt zur Kontaktierung mit einer Trägerplatte, beispielsweise einer Schaltungsträgerplatte (Platine), vorgesehen ist.In a further embodiment, at least one means, in particular contacting means, for electrical contacting exhibiting substrate element (English: "interposer") is provided, wherein at least the first semiconductor substrate is disposed on a first surface of the substrate element. Furthermore, the substrate element comprises a second surface opposite the first surface, which is preferably provided for contacting with a carrier plate, for example a circuit board (board).
Mittels des Substratelements werden beispielsweise vergleichsweise fein strukturierte Anschlüsse des Halbleitersubstrats auf vergleichsweise große Strukturen, welche insbesondere für die Verbindung mit einer Trägerplatte oder Platine benötigt werden, umgesetzt. Diese Verbindungstechnik wird wie vorstehend bereits erwähnt auch „Interposer“ genannt. Das Substratelement, welches als Interposer dient, besteht i.d.R. aus Glas oder Silizium und umfasst beispielsweise Kontaktflächen, Umverdrahtungen, Durchkontaktierungen sowie gegebenenfalls aktive und/oder nicht aktive Komponenten.By means of the substrate element, for example comparatively finely structured connections of the semiconductor substrate are converted to comparatively large structures, which are required in particular for the connection to a carrier plate or circuit board. As mentioned above, this connection technique is also called "Interposer" called. The substrate element, which serves as an interposer, usually consists of glass or silicon and comprises, for example, contact surfaces, rewiring, plated-through holes and possibly active and / or non-active components.
Das Halbeitersubstrat kann beispielsweise mittels der oben beschriebenen Flip-Chip-Montage oder mittels der bekannten Bonding-Technologie auf der Oberfläche des Substratelements montiert werden. Bei der Bonding-Technologie erfolgt die Kontaktierung in der Regel mit einem dünnen Verbindungsdraht (Bonddraht), der vom Halbleitersubstrat direkt auf das Substratelement, oder umgekehrt, gezogen wird. Die dauerhafte Kontaktierung des Drahtes erfolgt beispielsweise durch einen Schweißprozess.The semiconductor substrate may for example be mounted on the surface of the substrate element by means of the above-described flip-chip mounting or by means of the known bonding technology. In the bonding technology, the contacting is usually done with a thin bonding wire (bonding wire), which is pulled from the semiconductor substrate directly to the substrate element, or vice versa. The permanent contacting of the wire, for example, by a welding process.
In einer weiteren Ausgestaltung ist mindestens ein Direktzugriffsspeicher (RAM, Arbeitsspeicher) auf wenigstens einem Substratelement zur Verbindung mit der ersten und/oder der weiteren Recheneinheit angeordnet, wodurch kurze Leitungslängen und dementsprechend gute Anschlussbedingungen geschaffen werden. Auf diese Weise können auch vergleichsweise große Arbeitsspeicher für das erfindungsgemäße Steuergerät vorgesehen werden.In a further embodiment, at least one random access memory (RAM, main memory) is arranged on at least one substrate element for connection to the first and / or the further arithmetic unit, whereby short line lengths and correspondingly good connection conditions are created. In this way, comparatively large main memories for the control device according to the invention can be provided.
In einer weiteren Ausgestaltung ist eine Speicher-Schnittstelle zur Verbindung der mindestens einen weiteren Recheneinheit mit einem Direktzugriffsspeicher vorgesehen. Über die Speicher-Schnittstelle kann vorzugsweise die weitere Recheneinheit mit einem externen Speicher, vorzugsweise einem Direktzugriffspeicher (RAM), verbunden werden.In a further refinement, a memory interface is provided for connecting the at least one further arithmetic unit to a random access memory. Via the memory interface, the further arithmetic unit can preferably be connected to an external memory, preferably a random access memory (RAM).
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Speicher-Schnittstelle zur Verbindung der mindestens einen weiteren Recheneinheit mit einem Direktzugriffsspeicher auf der Oberseite des Substratelements nach außen geführt ist und insbesondere eine DDR-Speicher-Schnittstelle ist.Furthermore, it can be provided that the memory interface for connection of the at least one further arithmetic unit with a random access memory on the upper side of the substrate element is guided to the outside and in particular is a DDR memory interface.
Die Speicherschnittstelle ist vorzugsweise ein DDR-Schnittstelle, Double Data Rate Schnittstelle. DDR bezeichnet ein Verfahren, mit dem Daten auf einem Datenbus mit höherer, insbesondere doppelter, Datenrate als bei einen herkömmlichen Datenbus übertragen werden können. Der Direktzugriffsspeicher ist vorzugsweise ein DDR-SDRAM (Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory). Es ist auch denkbar, dass die Schnittstelle eine DDR2-, DDR3- oder DDR4-Schnittstelle und der Direktzugriffspeicher ein DDR2-SDRAM, DDR3-SDRAM oder DDR4-SDRAM ist.The memory interface is preferably a DDR interface, double data rate interface. DDR refers to a method by which data can be transmitted on a data bus at a higher, in particular double, data rate than in a conventional data bus. The random access memory is preferably a DDR-SDRAM (Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory). It is also conceivable that the interface is a DDR2, DDR3 or DDR4 interface and the random access memory is a DDR2 SDRAM, DDR3 SDRAM or DDR4 SDRAM.
In einer weiteren Ausgestaltung ist eine Wärmeleitvorrichtung, insbesondere ein Wärmeleitblech oder Wärmeleitpad, zur Ableitung der Wärmeverlustleistung wenigstens einer der Recheneinheiten, vorgesehen.In a further embodiment, a heat-conducting device, in particular a heat-conducting sheet or heat-conducting pad, is provided for deriving the heat-dissipating power of at least one of the computing units.
Der Wärmeleitvorrichtung dient dazu, die beim Betrieb der Recheneinheit(en) entstehende Wärmeverlustleistung abzuleiten. Da die Abwärme in dem Steuergerät nicht gleichmäßig sondern je nach Beanspruchung, insbesondere punktuell und lokal z.B. an den Recheneinheiten, entsteht, hat die Wärmeleitvorrichtung die Aufgabe, die Abwärme auf einer größeren Fläche verteilen um sie effizienter in einen Kühlkörper einkoppeln zu können.The heat-conducting device serves to dissipate the heat loss power arising during operation of the arithmetic unit (s). Since the waste heat in the control unit is not uniform but depending on the load, in particular punctually and locally e.g. At the computing units, the heat-conducting device has the task of distributing the waste heat over a larger area in order to be able to more efficiently couple it into a heat sink.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Wärmeleitvorrichtung mit wenigstens einer der Recheneinheiten und einem Gehäuseteil in thermischen Kontakt steht, so dass die Wärmeverlustleistung der wenigstens einen Recheneinheit über das Gehäuseteil ableitbar ist, also vorteilhaft direkt zu einer Außenseite des Gehäuses des Steuergeräts hin.Furthermore, it can be provided that the heat-conducting device is in thermal contact with at least one of the computing units and a housing part, so that the heat dissipation capacity of the at least one arithmetic unit can be derived via the housing part, ie advantageously directly to an outside of the housing of the control unit.
Die Wärmeleitvorrichtung kann bei einer bevorzugten Ausführungsform beispielsweise direkt auf das Halbleitersubstrat aufgesetzt werden, sodass es mit einer der Recheneinheiten in thermischem Kontakt steht. Zur besseren Kontaktierung der Recheneinheit mit der Wärmeleitvorrichtung kann bspw. eine Wärmeleitpaste oder Flüssigmetall zwischen der Recheneinheit und der Wärmeleitvorrichtung vorgesehen sein.In one preferred embodiment, for example, the heat-conducting device can be placed directly on the semiconductor substrate so that it is in thermal contact with one of the arithmetic units. For better contacting of the arithmetic unit with the heat-conducting device, for example, a thermal compound or liquid metal may be provided between the arithmetic unit and the heat-conducting device.
Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Steuergeräts mit einer ersten und einer weiteren Recheneinheit; -
2A eine schematische Anordnung von zwei Recheneinheiten gemäß einer ersten Ausführungsform; -
2B eine schematische Anordnung von zwei Recheneinheiten gemäß einer zweiten Ausführungsform; -
2C eine schematische Anordnung von zwei Recheneinheiten gemäß einer dritten Ausführungsform; -
3 eine schematische Anordnung von zwei Recheneinheiten auf einem Substratelement, und -
4 eine schematische Anordnung mit einer Wärmeleitvorrichtung.
-
1 a schematic representation of a control device according to the invention with a first and a further processing unit; -
2A a schematic arrangement of two computing units according to a first embodiment; -
2 B a schematic arrangement of two arithmetic units according to a second embodiment; -
2C a schematic arrangement of two arithmetic units according to a third embodiment; -
3 a schematic arrangement of two computing units on a substrate element, and -
4 a schematic arrangement with a heat conducting device.
Es werden für funktionsäquivalente Elemente und Größen in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet.The same reference numerals are used for functionally equivalent elements and sizes in all figures, even in different embodiments.
Die
Alternativ es ist aber auch denkbar, dass die weitere Recheneinheit
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Bussystem
In einer Ausgestaltung ist der Festwertspeicher der ersten Recheneinheit
Gemäß einer ersten in
Auf dem ersten Halbleitersubstrat
Neben der ersten und der weiteren Recheneinheit
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein E/D-Element 24 (Emulator/Debugging-Element) auf dem Halbleitersubstrat
Vorteilhafterweise können auf diese Weise die Analyse- und Diagnosefunktionen, die durch das E/D-Element 24 bereitgestellt werden, bspw. das Setzen von Haltepunkten (Breakpoints), auch für die weitere Recheneinheit
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die erfindungsgemäße wenigstens eine weitere Recheneinheit
Gemäß einer zweiten in
Das weitere Halbleitersubstrat
Ferner umfassen das erste und das weitere Halbleiterelement
Gemäß einer dritten in
Das erste Halbleitersubstrat
Das weitere Halbleitersubstrat
Die Recheneinheiten
Gemäß einer in
Auf dem ersten Halbleitersubstrat
Auf einer ersten Oberfläche
An einer zweiten Oberfläche
Ferner ist das Substratelement
Gemäß einer in
Der Wärmewiderstand der Rth der Wärmeleitvorrichtung
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind der ersten Recheneinheit 12 (
Bei besonders bevorzugten Ausführungsform ist es möglich, die mindestens eine weitere Recheneinheit
Claims (13)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016224747.6A DE102016224747A1 (en) | 2016-12-12 | 2016-12-12 | control unit |
CN201711308949.8A CN108228392B (en) | 2016-12-12 | 2017-12-11 | Control apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016224747.6A DE102016224747A1 (en) | 2016-12-12 | 2016-12-12 | control unit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102016224747A1 true DE102016224747A1 (en) | 2018-06-14 |
Family
ID=62201318
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102016224747.6A Pending DE102016224747A1 (en) | 2016-12-12 | 2016-12-12 | control unit |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108228392B (en) |
DE (1) | DE102016224747A1 (en) |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7225320B2 (en) * | 2000-12-28 | 2007-05-29 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Control architecture for a high-throughput multi-processor channel decoding system |
US7332429B2 (en) * | 2005-12-27 | 2008-02-19 | Intel Corporation | Laser ablation and imprinting hybrid processing for fabrication of high density interconnect flip chip substrates |
US8984256B2 (en) * | 2006-02-03 | 2015-03-17 | Russell Fish | Thread optimized multiprocessor architecture |
DE102006014267A1 (en) * | 2006-03-28 | 2007-10-04 | Robert Bosch Gmbh | Arithmetic and logic unit testing method for motor vehicle, involves loading test data by controller interface for testing arithmetic and logic unit, and storing loaded test data in memory unit of another arithmetic and logic unit |
US7373033B2 (en) * | 2006-06-13 | 2008-05-13 | Intel Corporation | Chip-to-chip optical interconnect |
US8227904B2 (en) * | 2009-06-24 | 2012-07-24 | Intel Corporation | Multi-chip package and method of providing die-to-die interconnects in same |
US8237274B1 (en) * | 2010-05-13 | 2012-08-07 | Xilinx, Inc. | Integrated circuit package with redundant micro-bumps |
DE102010043661A1 (en) * | 2010-11-09 | 2012-05-10 | Dspace Digital Signal Processing And Control Engineering Gmbh | Vehicle control unit testing device for use in hardware in-the-loop simulator, has computing unit and signal generating card that are connected with serial bus interface for receiving and/or sending time and angle synchronous messages |
US9159649B2 (en) * | 2011-12-20 | 2015-10-13 | Intel Corporation | Microelectronic package and stacked microelectronic assembly and computing system containing same |
WO2014060470A1 (en) * | 2012-10-16 | 2014-04-24 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Interface for interchanging data between redundant programs for controlling a motor vehicle |
RU2579949C2 (en) * | 2014-09-30 | 2016-04-10 | Открытое Акционерное Общество "Байкал Электроникс" | Computer system |
US9832876B2 (en) * | 2014-12-18 | 2017-11-28 | Intel Corporation | CPU package substrates with removable memory mechanical interfaces |
CN104598405B (en) * | 2015-02-03 | 2018-05-11 | 杭州士兰控股有限公司 | Extended chip and expansible chip system and control method |
CN104657297B (en) * | 2015-02-03 | 2018-02-09 | 杭州士兰控股有限公司 | Computing device extends system and extended method |
-
2016
- 2016-12-12 DE DE102016224747.6A patent/DE102016224747A1/en active Pending
-
2017
- 2017-12-11 CN CN201711308949.8A patent/CN108228392B/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108228392B (en) | 2024-01-02 |
CN108228392A (en) | 2018-06-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102014116417B4 (en) | Embedded bridge integrated circuit package, method of assembling such and package assembly | |
DE102007045733B3 (en) | Memory module comprises board with two sides, where memory chips are arranged on former and latter side, where longitudinally proceeding heat pipe module is arranged on former side | |
DE112011105905B4 (en) | Memory device with stacked memory that allows variability in device interconnections | |
DE102005056907B3 (en) | 3-dimensional multi-chip module | |
DE102016212796B4 (en) | Semiconductor device having structure for improving voltage drop and apparatus comprising the same | |
DE112009000383T5 (en) | Package-on-Package using a bump-free build-up layer (BBUL) block | |
DE112009000351T5 (en) | Microelectronic package containing silicon patches for high density interconnects, and methods of making same | |
DE102006001999A1 (en) | Signal redistribution using a bridge layer for a multi-chip module | |
DE112017008031T5 (en) | ACTIVE SILICON BRIDGE | |
DE112011105967T5 (en) | Microelectronic package and stacked microelectronic assembly and computing system with same | |
DE102005015595A1 (en) | Multi-chip housing with clock frequency setting | |
EP2439775B1 (en) | Heat distributor with mechanically secured heat coupling element | |
DE102016205174A1 (en) | PREDICTION OF SEMICONDUCTOR PACKAGE DISPUTED | |
DE102016224747A1 (en) | control unit | |
EP0905779B1 (en) | Device with two integrated circuits | |
DE102018216399B4 (en) | Method for manufacturing a power semiconductor module and power semiconductor module | |
DE112016007552T5 (en) | STACKED-DIE CAVITY HOUSING | |
DE112005003671T5 (en) | Assembly with a microprocessor and a fourth-level cache | |
DE102004022347A1 (en) | Computer memory system, has set of memory devices, each coupled to command and address buffer, and set of signal traces routed on motherboard, where buffer and memory device are mounted on motherboard | |
WO2014206666A1 (en) | Circuit device and method for producing a circuit device for controlling a transmission of a vehicle | |
DE102019101262A1 (en) | SODIMM CONNECTOR SHIELD FOR REDUCING HIGH FREQUENCY TRANSMISSION (RFI) | |
DE102015100238A1 (en) | Semiconductor unit and method for manufacturing a semiconductor unit | |
DE102004030443A1 (en) | Control apparatus especially a surface mounted power element has power component in a housing with both upper and lower heat dissipating surfaces | |
EP1776849B1 (en) | Interface module | |
DE102022102789A1 (en) | GROUND PIN FOR DEVICE-TO-DEVICE CONNECTION |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed |