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Vom Beginn des Schaltkreisentwurfs im INT

Die ersten Berliner Schaltkreise wurden in Ostberlin entwickelt. Produziert wurden sie im Halbleiterwerk Frankfurt/Oder (HFO), im Zentrum für Mikroelektronik Dresden (ZMD) und im Funkwerk Erfurt (FWE -> MME). Bei ersten Schritten half das Funkwerk Erfurt mit.

Institut für Nachrichtentechnik (INT)
116 Berlin-Oberschöneweide
Edisonstr. 63




Folgen einer Gewerkschaftsversammlung 1977

Irgendwann Anfang 1977 fand eine Gewerkschaftsversammlung im INT statt. Unter anderem ging es darum, wie das INT den Weg zur Mikroelektronik schaffen könnte. Ich entwickelte bei Günther Warme und Bernd Grafunder mit an einem ersten Mikrorechner (Basis i8008) und wußte, das die DDR-Halbleiterelektronik keinerlei freie Entwicklerkapazitäten hatte, schon gar nicht für das Kombinat Nachrichtenelektronik. So stand ich auf und tat meine Meinung kund: "Ich denke, daß wir nicht die Spur einer Chance haben, daß man uns im KME (Kombinat Mikroelektronik) auch nur einen Schaltkreis entwickelt."

Der im Präsidium sitzende Technologiedirektor des INT, Dr. Lothar Auer antwortete: "In meiner Abschlußarbeit auf der Parteischule ... kam ich genau zum selben Schluß: Wir kommen nicht daran vorbei, uns selbst zu helfen. Sie (er zeigte auf mich) kommen morgen früh um acht Uhr zu mir, dann besprechen wir, was zu tun ist!"

Am nächsten Morgen saß ich in seinem Büro und wir schmiedeten Pläne. Er hatte von der TU Dresden erfahren, daß dort ein postgraduales Sonderstudium Mikroelektronik eingerichtet werden soll. Ich schaute mir die Unterlagen an, war begeistert und meldete mich an. Ein Jahr lang fuhr ich dann alle vier Wochen eine Woche nach Dresden, dort brachten uns Spitzenkräfte der TU Sektion 9 (Informationstechnik) die Grundlagen bei. Damals existierte noch der Technologiestreit zwischen Bipolar (SBC, I²L) und Unipolar* (PMOS, nSGT, CSGT).

Prof. Groß, Prof. Wolfgang Albrecht, Prof. Dieter Landgraf-Dietz und Prof. Albrecht Möschwitzer gaben die Praxis von Transistormodellierung, Layoutentwurf, Netzwerk- und Logiksimulation, Prof. Cimanders Assistent (...) gab Mikrorechner (der Professor verstand davon noch nicht viel davon) und Prof. Karl-Heinz Diener lehrte die Berechnung von Raumladungszonen und Halbleiterübergängen.

Bei Albrecht Möschwitzer wurde dann eine Abschlußarbeit geschrieben: Ich hatte einen 32-Bit Gebührenzähler für Telefonanlagen zu entwerfen, unzeitgemäß in PMOS-Hochvolt-Technologie. Jedesmal zitterten mir die Knie, wenn ich zu Möschwitzer vorgeladen war. Er war der Pabst der DDR-Mikroelektronik jener Zeit. Man spürte seine Aura.

Während des Sonderstudiums arbeitete ich bei Günther Warme (INT TB12) an ersten Programmen für Mikrorechner mit, dann fingen wir an, an einem ersten IC für FWE zu arbeiten.

Starthilfe: Mitarbeit beim FWE

Eigentlich begann alles mit dieser Kooperation mit dem FWE. Wir wollten lernen, wie man Schaltkreise entwickelt, um später eigene zu machen. Vom FWE bekamen wir die Chance, beim zweiten Mikrocontrollersystem des FWE mitzumachen. Im Gegenzug hatte das INT den Logiksimulator Simper** zu bieten, der interessierte auch die Entwerfer des FWE.

Bild 1: Übersichtsfoto der ersten Rückübersetzung eines Intel Tastatur- und Anzeigedecoders i8279 (seitenverkehrt), n-Channel Silicon Gate Technology (nSGT), in der BRD als NMOS bezeichnet. Das Layout war in Erfurt fotografiert worden. (Im Gegensatz zur BRD unterschied man in der DDR zwischen MOS (Metal Oxid Silicon) und SGT (Silicon Gate Technology)).

Vielleicht nahm Franz* uns auch nicht ernst. Ende 1979 bekamen wir Fotos eines geeigneten ICs zum Üben. Wir übersetzten die Schaltung aus dem Layout zurück (Gerd Heinz, Uli Dietrich u.a.). Auf der Rückseite notierte ich: Rückübersetzung 1979/1980, 4500 Transistoren, 14-tägige Heimarbeit Okt./Nov.1979 (allein zu Haus mit einjähriger Tochter). Im ersten Schritt entstand ein Transistorplan (nSGT: n-Enhancement und n-Depletion). Damit konnte ich Logikmodelle für SIMPER** machen, siehe die erhaltene SIMPER-Dokumentation.

Bild 2: Eines von 7x10=70 Detailfotos im Format A3. Man erkennt die blinde Durchnummerierung der Leitbahnen mit den darunter liegenden Transistoren. Ab und an ist der vermutliche Verlauf von Polyleitungen unter dem Alu blau nachgezeichnet.

Der Kollege Uli Diedrich erstellte den Logikplan aus meinen rückübersetzten Transistorplänen der Seiten. Er arbeitete ein halbes Jahr an folgendem Logikschaltplan. Meine Transistorpläne der Detailfotos waren sein Input. Kein einziger Fehler war erlaubt. Eine Knochenarbeit, ein fast unmenschlicher Job. Uli kündigte nach dieser Arbeit und wurde Leiter eines Jugendklubs in Mecklenburg.

Bild 3: Rückübersetzter Logik-Schaltplan des i7279.

Ich schrieb anschließend einen Aufsatz, um auf das Entwurfsproblem und auf einen neuen Entwurfsstil*** aufmerksam zu machen. Herkömmliche Chip-Designs brauchten mit unserer Technologie um die 50 Mannjahre, SCHEME-79 höchstens ein halbes. Die Zeit des manuellen Layouts war vorbei. Neue Ideen waren gefragt. Die Zeit der Standardzellen und der Building Blocks brach an.

Später halfen wir bei der Logiksimulation (Simper) von peripheren Schaltkreisen. Volker Otto, Bernd Grafunder mit Chef Günther Warme spezialisierten sich auf Tester-Hardware, Manfred Hanel und Joachim Feierabend entwickelten die Prüffolgen.

Bild 4: Ausschnitt eines Teils einer fertigen Rückübersetzung (Z80-CTC)

Dennoch war es eine nützliche Kooperation. Wir lernten die wichtigen Leute in Erfurt kennen und bekamen eine Vorstellung davon, wie man Schaltkreise entwickelt.

Unser Übungsschaltkreis wurde nicht ins Layout gebracht. FWE hatte die Richtung gewechselt: weg von Intel, hin zum Zilog Z80-System. Die Kollegen Hanel und Feierabend übernahmen den Job. Sie machten die Prüffolgen für Z80 PIO und CTC. Aber das ist wieder eine andere Geschichte.


    * Prof. Dr. Franz Rößler, Schüler Albrecht Möschwitzers, war der wichtigste Motor der Mikrocontrollerentwicklung im FWE und in der DDR. Diese endete 1989 mit der Vorstellung des i80286-Systems als U80600 sowie der Eigenentwicklung des ersten 32-Bit Prozessors U80701 als Eigenentwurf.

    ** SIMPER: Leistungsfähigster Logiksimulator der DDR aus dem INT (Dr. Günther Werrman, Herr Schalldach u.a.) anfangs mit Lochkarteneingabe (ZRA1, später ESER 1040).

    *** J. Holloway, G.L.Steele, G.J.Sussmann, A.Bell: The SCHEME-79 Chip. MIT AI-Lab, Jan. 1980, siehe auch C. Mead, L. Conway: Introduction to VLSI-Systems. MIT-Press, 1980.




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