Chair for Integrated Digital Systems

The place for innovation, education and collaboration in Integrated Digital Systems.

Research Topics

Our current research topics concentrate on four areas:

  1. Low-Power Design: Low-power coding, stochastic computing, dedicated hardware accelerators, etc.
  2. New Technologies: Vision-Systems-on-Chip, 3D-integration, reversible circuits, nanophotonic technologies, etc.
  3. Multiprocessor Architectures: Networks-on-Chip, Hardware Operative-Systems, massive parallel architectures, etc.
  4. IoT-Edge-Cloud Networks Task offloading and resource scheduling, Event-triggered communication control, Non-linear system state estimation, etc.

Projects

Energy Efficient Wireless Sensor Networks

The goal of the project is to develop high-level techniques to decrease the overall energy consumption of WSN based on ultra-low power Systems-on-Chip. During the last years Wireless Sensor Networks (WSN) are gaining a lot of attention from the research and industrial communities. This key technology enables a wide range of new applications and services including monitoring of physical environments, enhanced industrial control, surveillance, remote health care, logistic, etc In order to achieve the stringent requirements in terms of energy efficiency for WSN, all the aspects of the system should be carefully and simultaneously analyzed. Classically, wireless data transmission has been the most energy demanding task of WSN. A large body of research is currently available on energy efficient communication protocols for WSN, automatic control of the transmitter energy, etc. However, the architecture of the motes is evolving from the standard RF-Frontend plus Microcontroller to a more sophisticated and capable System-on-Chip including hardware accelerators, dedicated IPs for managing the communication protocols, etc. In this new scenario, the energy efficiency of the complete system has to be taken into account. Moreover, as the performance of the motes increases, new possibilities as complex data aggregation], data fusion, distributed compression, and distributed data processing are emerging as a further possibility to improve the energy efficiency of the WSN while improving performance. The basic idea is to decrease the data transmission requirements at the expenses of a higher data processing. These approaches should be concurrently explored as the WSN application is developed.

Saphir - Von der Silizium-Mikroelektronik zur nanophotonischen Informationsverarbeitung

Das Projekt erarbeitet Basistechnologien für den Übergang von der klassischen Silizium-Mikro-elektronik zur photonischen Informationsverarbeitung. Die konventionelle Mikroelektronik wird in absehbarer Zukunft nicht mehr in der Lage sein, die Anforderungen exponentiell steigender Datenraten und Rechenleistungen bei gleichzeitiger Reduzierung des Energieverbrauchs zu erfüllen. Durch die Verwendung von optischen mikro- und nanostrukturierten Komponenten kann die Verarbeitung und Übertragung von Daten mit einer wesentlich höheren Geschwindigkeit erfolgen. Während bei der Datenübertragung derzeit massive Anstrengungen großer Unternehmen bestehen, optische Datenleitungen nicht nur, wie bisher üblich, auf größeren Strecken mittels Glasfaserkabeln zu übertragen, sondern auch zur Kommunikation innerhalb einzelner Computerchips zu nutzen, befinden sich die Ansätze zum optischen Rechnen (Optical Computing) noch in einem sehr experimentell geprägten Stadium. Das beantragte Projekt zielt auf die Erschließung des Potentials des Optical Computing durch Nutzung dreidimensionaler Strukturierungstechniken optischer Komponenten im Größenbereich von ca. 100 nm. Im Vergleich zu konventionellen, im Wesentlichen planaren Strukturierungs-techniken, können so neue Freiheitsgrade für das Design optischer Strukturen erschlossen und experimentell realisiert werden

MP@3D

This project aims at laying down the foundations of a novel modeling approach for 3D MPSoCs that will permit exploring benefits and innovative techniques for such systems.

Since there is a ubiquitous trade-off between energy-efficiency and performance, it is mandatory a continuous interaction between the energy-efficiency and performance effects for the success of the MP@3D project. In fact, the possibility of such a multidisciplinary interaction is one of the main purposes of the current DAAD-project.

This DAAD-project combines the scientific expertise of the ITEM-IDS and LIRM-ADAC groups in the areas of computer architecture exploration, power modeling and 3D integration.

Smart on-Chip Communication

Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Entwicklung von Interconnect Architekturen für zukünftig zu erwartende Manycore Systeme. Der Fokus liegt insbesondere in der Anwendung adaptiver Verfahren zur Steigerung der Energieeffizienz und Zuverlässigkeit der Interconnection Architecture. Es sollen, unter Berücksichtigung der physikalischen E ffekte der on-Chip Verbindungen in Nanoelektronik, mögliche Verbindungsarchitekturen untersucht und optimiert werden. Die Veränderungen aufgrund neuer Fertigungstechnologien (3D-Integration), Übertragungstechniken (z.B. Current Mode, Low Swing) oder Übertragungsmedien (z.B. Optical Interconnects) und ihr Einffuss z.B. auf die Topologien sind zu prüfen. Aufgrund der hohen Fertigungsschwankungen steigt die Fehlerwahrscheinlichkeit z.B. aufgrund von Leiterbahnunterbrechungen oder Timingfehlern. Mit Hilfe adaptiver Verfahren könnte das System so kon guriert werden, dass diese Verbindungen nicht genutzt werden. Des Weiteren ist ein Herabsenken der Übertragungsfrequenz für weniger performante Verbindungen möglich, so dass nicht die Frequenz des gesamten Systems herabgesetzt werden muss.

Energieeffiziente Hardware-Architekturen für Mehrkernprozessoren

Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung neuartiger Methoden und Architekturen für energieeffiziente digitale Systeme. Die Erforschung von wirksamen Werkzeugen für den automatisierten Entwurfsablauf ist vorgesehen. Die Anwendung der Werkzeuge soll durch die Implementierung eines Mehrkernprozessorsystems mit dedizierter Betriebssystemunterstüutzung demonstriert werden.

Arch-VSoC

The goal of the Arch-VSoC project is the optimization of the hardware architecture for intelligent Vision System-on-Chip and the identification of new alternatives for the development of VSoC systems. The project is a cooperation between the Spanish SMB Anafocus, leader in VSoC solutions, and IDS. More about VSoC.

Industrial expertise

The cooperation with industrial partners is of key importance for the IDS. We can supply the state-of-the-art technology, fresh ideas, and expert knowledge providing solutions for the industry’s real-world unresolved problems. Therefore we offer various ways of cooperation including consulting services, concept development projects and contract research.

Consulting service

The development of successful electronic products is challenging. It requires to combine state-of-the-art technologies (Systems-on-Chip, nanometric ASICs, modern FPGAs) with stringent time-to-market constraints. To help you in this process, IDS offers consulting services in the areas of embedded systems and microelectronics. We are experts in low-power design and in design optimization for ASICs and FPGAs.

Contract research

In addition to consulting services, we can help with:
  • Feasibility studies
  • Development of demonstrators and prototypes
  • Architecture definition and implementation of ASICs and FPGAs
Most of our industrial cooperations start with a pilot project in form of a master thesis. New proposals within this framework are always welcomed. Please, do not hesitate to contact us for further discussion regarding your requirements for an ideal, procreative cooperation.

BMBF or EU projects

If you are planning a research project within a BMBF or EU framework and need a partner specialized on low-power design, new technologies (Vision-Systems-on-Chip, 3D-integration, nanophotonic), multiprocessor architectures (Networks-on-Chip, Hardware Operative-Systems, massive parallel architectures) or Wireless Sensor Networks, do not hesitate to contact us.

Publications

Books

    Publications in journals

      Publications in conferences