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Meilensteine der Elektronik

Auch nach 25 Jahren unerreicht: Happy Birthday Virtuoso

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Standards sichern die funktionale Sicherheit

Ein weiterer wichtiger Wandel lässt sich im Bereich der analogen Verifikation beobachten. Anstatt einer Verifikation von eigenständigen analogen Teilen erfolgt künftig nur noch eine Verifikation von größeren, vielleicht sehr großen, Mixed-Signal-SoCs. Ein wichtiger neuer Aspekt dabei ist, dass diese Designs zu kritischen Elektroniksystemen gehören, deren Funktionalität Auswirkungen auf menschliches Leben haben kann.

Da der Anteil der kritischen Elektronik-Systeme zunimmt, wurden Standards erarbeitet, die beschreiben, wie diese Geräte verifiziert und geprüft werden sollen. Im Automotive-Bereich ist dies die ISO 26262, ein Standard für die funktionale Sicherheit. In der Luft- und Raumfahrt ist die DO-254 bestimmend, im Industriebereich die IEC 61508.

In der Medizintechnik gibt es eine ganze Reihe von Standards, beispielsweise IEC 60601 und IEC 62304. Noch komplizierter wird die Entwicklungsarbeit dadurch, dass die Anforderungen für die Medizinelektronik in den verschiedenen Ländern von unterschiedlichen Organisationen geregelt werden: von der FDA in den Vereinigten Staaten, EMA in Europa, CFDA in China und so weiter.

Diese Zuverlässigkeitsstandards haben viel gemeinsam. Insbesondere fordern sie eine Rückverfolgbarkeit von den Anforderungen bis hin zu den Verifikationstests, sowie ein Änderungsmanagement, um die unvermeidlichen Spezifikationsänderungen bewältigen zu können. Es gibt jedoch noch eine weitere große Veränderung im Verifikationsbereich in diesen Märkten.

Es ist zwar ärgerlich, wenn ein Mobiltelefon den Betrieb verweigert, viel schlimmer ist jedoch wenn das Anti-Blockier-System eines Autos versagt oder der Herzschrittmacher neu bootet. Die erste Verteidigungslinie stellt sicher, dass allen Positionen einer Spezifikation auch Tests zugeordnet sind und diese Tests erfolgreich abgeschlossen werden müssen (Rückverfolgbarkeit). Damit lässt sich im Wesentlichen sicherstellen, dass das System im Normalbetrieb gut funktioniert. Dies reicht aber für lebensbedrohliche Situationen nicht aus. Zudem muss ein akzeptables Verhalten auch bei Ausfällen durch einzelne Ereignisse (energiereiche Neutronen usw.), durch den Ausfall eines Transistors oder einer Verbindung, eine thermische Überlastung, einen Einbruch der Batteriespannung und so weiter, gewährleistet werden.

Im Normalbetrieb müssen die Chips gleichmäßig altern und Defekte entdecken können und diese Probleme auf eine nicht lebensgefährliche Weise handhaben. Dies bedeutet, dass die Anforderungen nicht nur im digitalen Teil des SoCs, sondern auch in den analogen Blöcken rückverfolgbar sein müssen. Es gibt mehrere Ansätze, um diese Verifikationslücke zwischen analog und digital zu überbrücken. Der beste Ansatz besteht darin, das Problem von mehreren Seiten anzugehen. Die analoge Schaltkreis-Verifikation und die Tests werden zusammen mit den digitalen Analysen verfolgt, um so eine möglichst vollständige Abdeckung der Verifikationsaufgabe zu erreichen. Genau dies macht das neue Virtuoso ADE Verifier Tool.

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