Wenn der Originalhersteller die benötigten Halbleiterprodukte nicht mehr produziert und die Bauelemente nicht mehr vorrätig sind, fehlen für ein Neudesign häufig die technischen und finanziellen Ressourcen. Außerdem ist eine solche Maßnahme nie ganz ohne Risiko. Rochester Electronics bietet in diesem Fall seinen Ansatz zur Produkt-Recreation an. Damit ist der exakte Nachbau des Halbleiterbauelements gemeint, angefangen vom Die-Design über die Bestückung bis hin zu den Tests und allen damit verbundenen Bauteilqualifizierungen. Das auf diese Weise nachgebaute Produkt ist passgenau zum jeweiligen Socket – ohne jegliche Anpassungen. Auch Fehlermeldungen der Software bleiben aus. Programmqualifizierungen sind – wenn überhaupt – nur in sehr geringem Umfang erforderlich.

Bauelemente-Nachbau mit Originaldaten

Der Bauelemente-Nachbau hat genau die gleiche Die-Größe, die gleiche Ätzrate, die gleiche Spannung und das gleiche Gehäuse wie die Originalbaugruppe. Möglich wird dies durch die Zusammenarbeit mit den Originalherstellern während des gesamten Prozesses: Soweit vorhanden, stellen diese die Originaldatenbanken für den exakten Nachbau zur Verfügung. Damit sind die Anwender auch rechtlich immer auf der sicheren Seite. Alle nachgebauten Baugruppen sind zu 100 Prozent autorisiert und rückverfolgbar. Bei der Produktion nutzt Rochester Electronics Daten und die gleichen Chip- und Fab-Prozesse sowie Testabläufe wie der Originalhersteller.

Auf 3700 m² Fläche betreibt Rochester Electronics Bauelemente-Testeinrichtungen mit umfangreicher Labortechnik für Engineering-, Burn-In-, Design- und Zuverlässigkeitstests. Das Testequipment umfasst Testgeräte für Speicher-, Analog-, Mischsignal- und Digitalsignal-Mikrocontroller und mittlerweile auch für ganze Boards. Auch bestehen die Möglichkeit und die technischen Voraussetzungen dafür, dem OEM den Support von Legacy-Systemen abzunehmen, denn nicht selten verfügen OEMs nicht mehr über die geeigneten Testmöglichkeiten für diese Systeme. Mit eigenen CAD-Kapazitäten für mechanische und elektrotechnische Entwürfe ist Rochester Electronics in der Lage, Bauteile für die eigenen Handlingsysteme oder Testeinrichtungen selbst neu zu konstruieren.

Systeme zeitlich unbegrenzt einsetzen

Mit dem Nachbau der Bauelemente ist es möglich, dass Programme mit langfristig angelegten Lebenszyklen ohne das Risiko einer Lieferunterbrechung praktisch zeitlich unbegrenzt einsetzbar sind. Beispiele für solche langlebigen Programme sind elektronische Systeme für die Luftfahrt, die Verteidigung oder die Medizintechnik sowie grundsätzlich alle Programme, für die im Falle eines Neudesigns eine hohe Qualifizierungsschwelle besteht.

Damit schließt Rochester Electronics die Lücke zwischen dem Halbleiterhersteller, der die nächste Systemgeneration einführen muss, und dem Kunden, der langfristige Liefersicherheit braucht. Kunden, die aufgrund einer kritischen Liefersituation mit dem Thema Neudesign konfrontiert sind, sparen durch einen Halbleiternachbau – die Autorisierung des OCM vorausgesetzt – nicht nur Zeit für das Design und die Qualifizierungen, sondern auch Opportunitätskosten.

Halbleiterhersteller profitieren von einem Nachbau, indem sie ihre Fertigungskapazitäten priorisieren können, ohne dass der langfristige Support ihrer Kunden hierdurch beeinträchtigt wird. Die Hersteller sind sich durchaus bewusst, dass der Lebenszyklus eines Halbleiterprodukts nicht immer mit der Lebenszeit des Programms beim Kunden deckungsgleich ist. Daher versenden die Originalhersteller Abkündigungsmitteilungen und legen Last-Time-Buy-Programme auf. Doch es kommt immer wieder vor, dass ein Programm länger als geplant läuft oder mehr Bauteile erfordert, als während der Abkündigungsfrist absehbar.

Nachbau des LSI Hawk

Bild 1: Die nachgebauten Bauelemente sind ASICs in 0,35-µm-Technologie basierend auf den Originaldaten von LSI, untergebracht im Original-BGA-Gehäuse.

Bild 1: Die nachgebauten Bauelemente sind ASICs in 0,35-µm-Technologie basierend auf den Originaldaten von LSI, untergebracht im Original-BGA-Gehäuse. Rochester Electronics

Bild 2: Durch die Replikation des ASICs ist es für den Hersteller Artesyn möglich, seine VME-Einplatinenrechner praktisch zeitlich unbegrenzt anzubieten.

Bild 2: Durch die Replikation des ASICs ist es für den Hersteller Artesyn möglich, seine VME-Einplatinenrechner praktisch zeitlich unbegrenzt anzubieten. Rochester Electronics

Ein Beispiel für einen erfolgreichen Nachbau ist das LSI-Hawk-ASIC zusammen mit Artesyn. Die Systeme von Artesyn sind Lösungen für die Energieumwandlung und das Embedded Computing in der Kommunikationsbranche, im Gesundheitswesen, in der Luft- und Raumfahrt sowie in der industriellen Automatisierung.

Ziel des Nachbaus war ein form-, pass- und funktionsgenauer Drop-in-Ersatz für ein FPGA oder ASIC mit den Gate-Aray-Tools und -Technologien des Originalherstellers. Die Autorisierung des Nachbaus erfolgte über LSI Logic (jetzt Broadcom). Das Design des Nachbaus beruht auf der originalen GDSII-Designdatenbank, den Spice-Daten und dem vom OEM verwendeten Testprogramm. Das In-House-Design-Team bei Rochester Electronics verfügt gerade im ASIC- und auch im Analog-Bereich über ein hohes Maß an Erfahrung. Der Designprozess begann mit den GDSII-Originaldaten und beinhaltete nur minimale Strukturmodifikationen, um die Performance des ASIC sicherzustellen. Sobald die Spice-Analyse die Performance bestätigt, geht das Design in die Fertigung.

Das fertige Produkt (Bild 1: Chip, Bild 2: auf dem Board) ist ein ASIC in 0,35-µm-Technologie in einem 596-BGA-Gehäuse. Es beinhaltet eine On-Die-PLL mit 400 MHz, ein PCI-66, 1 Million Transistoren sowie mehrere hundert Impedanz-gesteuerte IOs. Zum Einsatz kommt das nachgebaute ASIC in den VME-Einplatinenrechnern von Artesyn.

 

Der Beitrag beruht auf Unterlagen von Rochester Electronics.