Entwurf und Anwendung verteilter Hardwarearchitekturen in der digitalen Signalverarbeitung

Abstract

Diese Dissertation beschäftigt sich mit dem Entwurf von Schaltungen zu Algorithmen aus der digitalen Signalverarbeitung. Das Augenmerk gilt dabei der Implementierung auf mehreren Untersystemen, aus denen das Gesamtsystem zusammengesetzt wird. Hintergrund für dieses Vorgehen sind die Vorteile, die aus der funktionalen Partitionierung oder Datenpartitionierung hervorgehen. Bekannt sind vor allem die höhere Ausbeute bei der Halbleiterfertigung und Technologieunabhängigkeit bei separat hergestellten Untersystemen aus den Chipletarchitekturen großer Prozessorhersteller. Das Prinzip wird in dieser Arbeit auf andere Signalverarbeitungsalgorithmen angewandt und es wird untersucht, welche Nachteile und Herausforderungen entstehen. Als Anwendungen dienen ein massive MIMO Entzerrer und ein Radarsignalverarbeitungssystem. An den beiden Beispielen werden die funktionale Partitionierung sowie die Datenpartitionierung gezeigt und es werden ASIC- und FPGA-Prototypen vorgestellt. Als kritisch für die Etablierung von Chipletarchitekturen gilt die Vertrauenswürdigkeit, da mehrere Instanzen an der Fertigung des Gesamtsystems beschäftigt sind. Diese Arbeit nimmt eine Sicherheitsanalyse vor und beleuchtet die Unterschiede zwischen verteilten und nicht verteilten Systemen bezüglich der Vertrauenswürdigkeit und Cybersicherheit in Chipletarchitekturen.