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Scale4Edge: Skalierbare Infrastruktur für Edge-Computing

?berblick

Scale4Edge ist ein vom BMBF gef?rdertes Verbundprojekt, das auf die signifikante Reduzierung der momentan relativ langen Entwicklungszeiten und hohen Entwicklungskosten von applikationsspezifischen Edge-Komponenten abzielt (Plattformkonzept). Der im Projekt verfolgte Ansatz beruht auf der Bereitstellung eines kommerziellen ?kosystems für eine skalierbare und flexibel erweiterbare Edge-Computing-Plattform nach Projektende. Das ?kosystem wird von einer Vielzahl von KMUs in Zusammenarbeit mit Industrie und Forschungsinstituten erstellt. Jedes KMU steuert seine Expertise bei und vermarktet nach Projektende das Ergebnis als Teil des eigenen Produktportfolios.

Das ?kosystem deckt alle essenziellen Aspekte wie Low-Power, Sicherheit, Zuverl?ssigkeit, Verifikation, Test, Compiler, Software-Bibliotheken und Debugging erg?nzt durch Spezifikation, Verifikationsplan und Dokumentation ab. Es bietet im Unterschied zu anderen Ans?tzen und Vorschl?gen eine ma?geschneiderte Komplettl?sung einschlie?lich Support an. Darüber hinaus entwickeln KMUs und Industriepartner prototypische Designs und erproben damit das ?kosystem. Die prototypischen Designs werden sp?ter ebenfalls in Produkte überführt.

Das Scale4Edge-?kosystem ist ?konomisch nur auf Basis der freien RISC-V-Instruktionssatzarchitektur m?glich, da diese einen kommerziell nutzbaren, standardisierten Basisinstruktionssatz bietet, der applikationsspezifische Erweiterungen ohne einschr?nkende IP-Rechte gestattet. Dadurch werden die sonst hohen Entwurfs- und Verifikationskosten für anzupassende CPU-Komponenten signifikant gesenkt. Durch die resultierenden Synergieeffekte im Projekt k?nnen mittels des Plattformkonzepts kostengünstig und professionell L?sungen als Scale4Edge-?kosystem angeboten werden, die in Summe eine deutlich günstigere und effizientere Entwicklung von Edge-Komponenten erlauben.

Die schnelle und nachhaltige Anwendung der Projektergebnisse sind oberstes Projektziel. Aus diesem Grund geht das Projekt neue Wege bei der Umsetzung. So sind alle Forschungsvorhaben auf eine Endanwendung ausgelegt, das hei?t vom Ende her gedacht und daher stets in Lieferketten eingebettet. Zus?tzlich sind die Forschungsarbeiten mit mehr Mitteln ausgestattet, um die Forschung zu vertiefen und gleichzeitig einen Schritt auf die Endanwendung hin zu machen. Au?erdem werden die Forschungsarbeiten kontinuierlich mit industrierelevanten Beispielen validiert, um eine hohe Messlatte für Ihre St?rke anzulegen. Dennoch - oder mit Blick auf weltweite Eliteuniversit?ten gerade deshalb - werden in der Forschung Spitzenergebnisse erwartet und zum Beispiel durch ?Best Paper Awards“ oder Preise für Promotionen best?tigt.

Bei der Durchführung des Vorhabens werden bew?hrte, agile Methoden eingesetzt. So wird bereits nach sechs Monaten eine Vorversion des ?kosystems, jedoch mit unvollst?ndigem Funktionsumfang bereitstehen. Quartalsm??ig wird der Funktionsumfang dann erweitert und validiert und mündet zu Projektende in einem Prototyp des Scale4Ege-?kosystems. Industrierelevante Chip-Prototypen werden mit dem zu diesem Zeitpunkt verfügbaren ?kosystem erstellt, um die hohe Qualit?t der Vorversionen des ?kosystems zu demonstrieren.

Motivation

Das Internet-der-Dinge (Internet-of-Things - IoT) wird sowohl den Lebensstandard im Privaten als auch die Produktivit?t der Industrie weltweit und damit auch in Deutschland dramatisch verbessern und viele Anwendungsgebiete (u.a. Automobil, Smart-Home,

Innovation und Perspektiven

Scale4Edge tr?gt in mehrfacher Weise zur St?rkung der Technologiesouver?nit?t in Deutschland bei. Zum einen st?rkt das Projekt die Kompetenz deutscher Firmen und Universit?ten im Bereich der Prozessortechnologie im Entwurf und den zugeh?rigen Lieferketten für verschiedene Edge-Anwendungen und stellt nach Projektende als Ergebnis kommerziell verfügbare Produkte bereit. So werden neben neuen Prozessorarchitekturen auch innovative Software und besondere Verifikationsans?tze entstehen, so dass die Technologiesouver?nit?t für das ganze ?kosystem in Form von verschiedenen Lieferketten gest?rkt wird. Dadurch, dass Edge-Prozessoren das Verarbeiten und Speichern von Daten autonom durchführen, steigert dies im Gegensatz zu Cloud-Anwendungen die Datensouver?nit?t in der Endanwendung. Dies wird dadurch gest?rkt, dass die Sicherheit der Plattform ein explizites Teilziel des Vorhabens darstellt.


Durch den engen und in wesentlichen Teilen offenen Verbund deutscher Industrie- und Forschungspartner tritt das Vorhaben mit einem hohen Anspruch an, die Vertrauenswürdigkeit an die im Scale4Edge-?kosystem entwickelten Produkte an. Hierzu geh?ren auch standardkonforme Entwurfsprozesse, teilweise quelloffene Software und ebenso die Sicherheit (Safety, Security) der Plattform sowie eine intensive ?berprüfung und Analyse der Entwicklungen.

Key Facts

Grant Number:
16ME0133
Art des Projektes:
Sonstiger Zweck
Laufzeit:
05/2020 - 12/2025
Gef?rdert durch:
Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR)
Website:
Projektwebsite

Detailinformationen

Projektleitung

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apl. Prof. Dr. Wolfgang Müller

Schaltungstechnik (SCT) / Heinz Nixdorf Institut

Zur Person
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Prof. Dr.-Ing. J. Christoph Scheytt

Schaltungstechnik (SCT) / Heinz Nixdorf Institut

Zur Person

Kooperationspartner

ARQUIMEA GmbH (ARQ-D)

Kooperationspartner

AbsInt Angewandte Informatik GmbH (AbsInt)

Kooperationspartner

Concept Engineering GmbH (CE)

Kooperationspartner

EPOS GmbH & Co KG (EPOS)

Kooperationspartner

FZI Forschungszentrum Informatik (FZI)

Kooperationspartner

IHP GmbH - Innovations for High Performance Microelectronics

Kooperationspartner

Infineon Technologies AG

Kooperationspartner

Lauterbach GmbH (LAU)

Kooperationspartner

MINRES Technologies GmbH (MNRS)

Kooperationspartner

Robert Bosch GmbH (RB)

Kooperationspartner

SYSGO GmbH (SYSGO)

Kooperationspartner

360直播吧mens Electronic Design Automation GmbH (OSS)

Kooperationspartner

TU München in München

Kooperationspartner

Technische Hochschule Darmstadt

Kooperationspartner

Technische Universit?t Dresden, Abt. Dresden

Kooperationspartner

Universit?t Bremen

Kooperationspartner

Universit?t Freiburg i.Br.

Kooperationspartner

Universit?t Tübingen

Kooperationspartner

edacentrum GmbH (edacentrum)

Kooperationspartner

Kontakt

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apl. Prof. Dr. Wolfgang Müller

Schaltungstechnik (SCT) / Heinz Nixdorf Institut

Apl. Professor

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