Vom 16.-18.04.2024 wird die Smart Systems Integration Conference & Exhibition, kurz SSI, im Hamburg stattfinden. Neben hochkarätigen Keynote-Vorträgen der EU-Kommission und führenden Forschungseinrichtungen erwartet Sie erwartet Sie Vertreter:innen aus Industrie, Forschungsnetzwerken, außeruniversitären Forschungseinrichtungen und Universitäten treffen sich, um die neue Generation smarter Systeme in Europa zu gestalten.
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Vom 16.-18.04.2024 wird die Smart Systems Integration Conference & Exhibition, kurz SSI, in Hamburg zusammen mit der apc|m stattfinden. Neben hochkarätigen Keynote-Vorträgen der EU-Kommission und führenden Forschungseinrichtungen erwartet Sie eine spannende Mischung von Teilnehmenden: Verteter:innen aus Industrie und Forschungsnetzwerken, außeruniversitären Forschungseinrichtungen und Universitäten treffen sich, um die neue Generationen smarter Systeme in Europa zu gestalten.
Die Konferenz 2024 wird – neben dem etablierten Programm – an internationaler Stärke zulegen und auch ein Sonderthema beinhalten, welches rechtzeitig vor Konferenzbeginn veröffentlicht werden wird. Die ersten drei Konferenztracks orientieren sich weiterhin entlang der Wertschöpfungskette von Smart Systems. Ob „Components of Smart Systems“, „System integration aspects concerning hardware and software“, „Application Domains: Mobility, Energy, Industry, Biomedical, Healthy Living“, jeder Teil der Wertschöpfungskette wird in einer eigenen Session mit Vorträgen und Postern untersetzt. Der vierte Track, organisiert vom EPoSS e.V., beschäftigt sich mit dem Bereich Policy für smarte Systeme – und reflektiert aktuelle, technische Trends und die derzeitige Marktsituation.
Darüber hinaus werden drei Preise vergeben: Der „Best Poster Award“, der vor Ort ausgewählt wird und der „Best Paper Award“, der nach der Sichtung der zur Konferenz eingereichten Vollveröffentlichungen gewählt wird. Darüber hinaus wird der Thomas-Gessner-Award an Einzelpersonen mit Hochschulabschluss für besonders innovative Arbeiten im Bereich der Smart Systems Integration verliehen.
Bei der SSI 2023 gab es in diesem Jahr Sessions mit eingeladenen Vorträgen zu dem Themenschwerpunkten Cybersicherheit und Advanced Packaging. Angesichts der zunehmenden Bedeutung von Smart Systems in der Gegenwart spielt die Cybersicherheit eine besondere Rolle. Ein Keynote-Vortrag und eine zentrale Session mit eingeladenen Referenten, ergänzt durch eine Podiumsdiskussion, lenkten den Fokus auf dieses essenzielle Querschnittsthema. Die Diskussion legte den Schwerpunkt auf die Berücksichtigung des Bedarfs an Datensicherheit, Privatsphäre und das Risiko des Missbrauchs smarter Systeme bereits während ihrer Entwicklung. Andererseits bieten Smarte Systems auch einen hohen Mehrwert an Sicherheit, da sie selbst Komponenten eines digitalen oder realen Sicherheitskonzeptes sein können.
Bilder: Silicon Saxony
“Design for security, safety and privacy” (Marc Vauclair, NXP)
“Cyber security […] includes manufacturing, the resilience against attacks on system and on chip-level and secure supply chains” (Matthias Hiller, Fraunhofer AISEC)
Die zulässigen Kosten für Cybersicherheit orientieren sich letztlich an dem potentiellen Schaden, den ein Sicherheitsleck verursachen kann und der Wahrscheinlichkeit seines Auftretens1 – gemäß dem Motto „Ein angemessenes Sicherheitslevel für den jeweiligen Anwendungsfall”. Kostensenkend kann sich insbesondere das Motto „Design for Security, Safety and Privacy“ auswirken: In der Geschichte der Halbleiterfertigung hat sich das Motto „Design for Test“, bei dem der Funktionstest eines Systems gleich beim Design berücksichtigt wird, bewährt, sodass nur noch ein Bruchteil der eigentlich ausgelieferten Bauelemente einem Funktionstest unterzogen werden muss.
Bilder: Silicon Saxony
Dieses Motto lässt sich nicht 1:1 auf die Sicherheit übertragen, aber der Designaspekt bedeutet u.a., so wenige Daten wie möglich zu erfassen und aus diesen den maximalen funktionalen Nutzen zu ziehen. Datenfilterung und Datenfusion, Datenanonymisierung und Datenabstraktion (am besten am Ort des Geschehens, „at the edge“) sind Methoden, um die Zahl der übermittelten Daten zu reduzieren (Energieverbrauch) und so wenige Rückschlüsse wie möglich auf das eigentliche Sensorsignal zuzulassen. Angriffserkennung und Rückfalloptionen (insb. im Falle einer erkannten Attacke) ist ein weiterer Mechanismus, der hilft, smarte Systeme ausfallsicher auszulegen.
Besonderer Fokus sollte auf die Cybersicherheit von Hardware-Systemen gelegt werden, insbesondere, wenn keine Software-Updatefunktion enthalten ist. Im Zusammenspiel von Software und Hardware hat sich daher das „Zero-Trust-Prinzip“ bewährt: Hardware und Software dürfen nicht blind aufeinander vertrauen, sondern müssen immer das jeweilige Gegenstück auf Validität und Integrität prüfen. Dafür braucht es, je nach Sicherheitsstufe, Vertrauensanker (beispielsweise eine Public Key Infrastructure, kurz PKI), auf die zurückgegriffen werden kann.
Ein weiterer Aspekt während der Fertigung sicherer Hardware liegt im Bereich der Zertifizierung durch eine dritte Stelle, die neben der o.g. PKI auch den Lebenszyklus des Bauelements überwacht. Dabei spielen auch Hardwarekomponenten, die eine einzigartige digitale ID enthalten, eine besondere Rolle, um das Bauteil zu verifizieren. Darüber hinaus hat sich im Bereich der Fertigung für kritische Bauteile die Fertigung in verschiedenen Fabs etabliert, sogenanntes Split-manufacturing. Damit wird verhindert, dass während der Fertigung Informationen über das gesamte Bauteil an einer einzigen Stelle abgegriffen werden können.
Ein starker Fokus liegt derzeit auch auf den neuesten technologischen Entwicklungen im Bereich der KI und des Quantencomputings, deren Folgen bereits seit einiger Zeit in der Sicherheitscommunity diskutiert werden.
Zum Thema Advanced Packaging hat Eric Beyne (IMEC) bereits in der Opening Session einen Überblick über den aktuellsten Stand der Technik gegeben, bevor es zum Thema Strategy und Business Creation, die aktuelle Marktsituation, die Bedarfe u.A. der Automobilindustrie und die Chancen und Optionen für Europa in der Zukunft im Bereich Advanced Packaging wieder stärker Fuß zu fassen, diskutiert wurden. Advanced packaging, setzt den Systemintegrationsaspekt auf fertigungstechnischer Ebene um und umfasst, per Definition, eine allgemeine Gruppierung verschiedener Techniken, darunter 2,5D, 3D integrierte Schaltkreise, Fan-out Wafer-Level-Packaging und System-in-Package.
Eingeleitet von Vorträgen, die sich mit der europäischen Markt- und Anwendersicht des Themenfeldes befassen, wurde der Track mit einer Panel-Diskussion der eingeladenen Sprecher abgeschlossen. Es diskutierten:
Typische Anwendungsszenarien sind Internet of things (IoT) und Internet of Everything (IoE), smarte mobile Geräte, autonome Fahrzeuge, smarte tragbare Geräte für Fitness und Gesundheit, und der Bereich Luftfahrt und Verteidigung. Themen wie künstliche Intelligenz, virtuelle (VR) und angereicherte Realität (AR) sind dabei Querschnittsthemen, die in jeden Anwendungsbereich hineinwirken. Die starke Nachfrage in diesen Bereichen entfaltet auch eine entsprechende Zugkraft im Bereich der heterogenen Integration und des advanced packaging. Dementsprechend attestiert Yole eine jährliche Wachstumsrate des Markteinkommens bei derzeit ca. 11% / Jahr.
Das sogenannte Moore’sche Gesetz findet auch im Advanced Packaging Anwendung, beispielsweise steigt die 3D Integrationsdichte ca. um einen Faktor 10 in 5 Jahren unter der Annahme von 2.5D/3D-Techniken (Yole), während die 2D-Integrationsdichte allmählich ihre Sättigung erreicht.
Neben dem Trend zur stetigen Erhöhung der Integrationsdichte gibt es auch den Trend zur Heterogenität, in der Halbleiterwelt bekannt als More than Moore. Dieser begründet sich in den vielfältigen Anwendungsaspekten gespickt mit unterschiedlichen Funktionalitäten. Die generelle Technologie zur Umsetzung ist die Chiplet-Technologie als Antwort auf den scheinbaren Widerspruch zwischen immer höherer Integrationsdichte und der Heterogenität. Die generellen Herausforderungen dabei sind, generell mehr Chip(let)s aus einem Wafer zu generieren, eine höhere Ausbeute zu erzielen und die Abmaße zwischen Bumps oder Pads zu verringern. Dementsprechend sind die Trends More Moore und More than Moore im Bereich des Advanced Packagings miteinander gekoppelt.
Während auf dem amerikanischen und dem asiatischen Markt eine höhere Bedeutung der Volumenproduktion zukommt, liegt die europäische Stäke auf dem Gebiet der kleineren und mittleren Volumina; womit Europa die Rolle des Innovationstreibers auf Systemebene für dedizierte Anwendungen zukommt. Jedoch besteht Aufholebedarf im Bereich der integrierten Bauteilfertiger (IDMs), und im Bereich der Outsourced Semiconductor Assembly and Test-Firmen (OSATs). Europäische Firmen bedienen derzeit hochpreisige Marktsegmente, niedrige und mittlere Fertigungsvolumen und spezialisierte, angepasste Produkte.
Zum ersten Mal in der Geschichte fand die SSI parallel zur apc|m-Konferenz statt, deren Fokus auf den Themenbereich der Prozesssteuerung für die Halbleiterfertigung und Fertigungsketten gerichtet war. Beide Konferenzen profitierten dabei synergetisch von der jeweils anderen, denn die Grundlage smarter Systeme sind in der Regel Halbleiterfertigungsprozesse. Diese spielten auch im ersten Track der Konferenz eine große Rolle und wurden durch die Keynote “Pilot lines and regional investments” (Francisco Ibanez, European Commission Chips4EU initiative) untersetzt, wobei auch der Systemintegrationsgedanke als Zielaspekt adressiert wurde.
Weitere Keynotes widmeten sich dediziert dem Thema Systemintegration: So sprach Eric Beyne, Abteilungsleiter 3D System Integration Technology vom IMEC in Leuven, über “Enabling Heterogeneous System Scaling”. Letztlich wurde der Anwendungsaspekt integrierter smarter Systeme in den Bereichen Gesundheit “Neural implants go small, smart and flexible” (Wouter Serdijn, TU Delft) und Energiesysteme „Electronic Control Systems for Decentralized Renewable Energy“ (Thomas Hammer, Siemens AG) adressiert.
Das Organisationsteam des Silicon Saxony und Christian Friedemann Irmscher (Fraunhofer ENAS, mitte) | Bild: Silicon Saxony
Das Organisationsteam der SSI – Fraunhofer ENAS, EPoSS e.V. and Silicon Saxony – danken allen Sprechenden und Posterbeitragenden für ihre wertvollen Beiträge. Ebenfalls danken wir den teilnehmenden Firmen und Institutionen. Genannt seien an dieser Stelle Infineon Technologies, Bosch Sensortec, BMW AG, STMicroelectronics, Tohoku University, Fraunhofer IKTS, Fraunhofer IZM, TU Chemnitz und CeNTI – Centre for Nanotechnology and Smart Materials. Nicht zuletzt gilt unser herzlicher Dank allen Sponsor:innen und Teilnehmenden dieses Jahres!
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Einstiegsliteratur:
👉 1 “Trustworthy electronics” (Fraunhofer Lernlabor am Institut Fraunhofer AISEC)
👉 „From the INTERNET of THINGS to the INTERNET of TRUST” (NXP)
👉 BSI: Cybersicherheit von KI-Systemen
Weitere aktuelle Informationen zum Plattformprojekt „Vertrauenswürdige Elektronik“:
👉 Velektronik – Vertrauenswürdige Elektronik
Wer tiefere Einblicke zum Themenfeld Cybersicherheit sucht, wird z.B. hier fündig:
👉 White paper von NXP
👉 Publikationen des Fraunhofer AISEC
👉 Heterogeneous Integration Roadmap (HIR)
👉 Espat books
👉 Yole reports
