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Der bundesweite Wettbewerb »INVENT a CHIP« bietet Schülerinnen und Schülern der Jahrgangsstufen 9 bis 13 die Gelegenheit, selbst Mikrochips zu entwickeln. Die Veranstalter luden dieses Jahr erstmalig zu einem Lehrerworkshop ein.
Erste Seite der Werbebroschüre für IaC 2008
Am Wettbewerb »INVENT a CHIP«, der vom Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V. (VDE) und dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) ausgerichtet wird, nahmen dieses Jahr bundesweit ca. 1700 Schülerinnen und Schüler teil. In der ersten Runde des Wettbewerbs war ein Fragebogen mit zwanzig Fragen zu beantworten. Zwölf Einzelpersonen und Gruppen, die hohe Punktzahlen erzielten und eine originelle Idee für einen eigenen Mikrochip dokumentieren konnten, qualifizierten sich für die zweite Runde des Wettbewerbs – einem Workshop am Institut für Mikroelektronische Systeme (IMS) der Leibniz Universität Hannover. Dort wurden sie von Mitarbeitern des Instituts an einem Wochenende in die Entwicklungsumgebungen eingeführt. Die Mitarbeiter des Institus stehen aber auch darüber hinaus als Ansprechpartner über ein Webforum bereit, um die Schülerinnen und Schüler bei technischen Problemen zu unterstützen.
Damit die Fachlehrerinnen und Fachlehrer der teilnehmenden Schülerinnen und Schüler (darunter auch ein Schüler des Städtischen Gymnasiums Selm) einen Einblick erhalten können, womit die Letztgenannten sich im Rahmen des Workshops beschäftigen, und welche anspruchsvollen Probleme dabei zu bewältigen sind, haben die Veranstalteter dieses Jahr erstmalig auch deren Lehrkräfte zu einem separaten Workshop eingeladen. Er fand am 30. und 31. Mai in Hannover statt. Ein gemeinsames Abendessen, an dem u. a. die Projektbetreuerin des VDE, der Projektträger des BMBF und die wissenschaftlichen Mitarbeiter des IMS teilnahmen, bot bereits die Gelegenheit zu einem umfassenden Erfahrungsaustausch.
Am frühen Samstag Morgen begann der eigentliche Workshop mit vielen fachlich fundierten Vorträgen und zwei Praxisphasen. Zur Einführung wurde der Weg von der Chipidee über den funktionalen Entwurf, die Schaltungssynthese, die automatisierte Platzierung und Verdrahtung bis hin zur Fertigung skizziert. Weitere Einzelvorträge zur Modellierung sequentieller Schaltungen mit endlichen Automaten und zur Software »Verilog« (für den funktionalen Entwurf) gingen dann weiter ins Detail. Die daran anschließende erste Praxisphase ermöglichte den Workshopteilnehmern, selbst mit »Verilog« zu arbeiten, wobei ein vorgegebenes Rahmenprogramm zur Ampelsteuerung um die wesentlichen Stellen zu ergänzen war.
Den Großteil der Arbeit beim Chipdesign macht jedoch die Verifikation aus, also die Überprüfung, ob das Verhalten des Chips der Spezifikation entspricht. Die dazu verwendeten Ansätze »Simulation« (mit der Software »ModelSim«) und »Emulation« (mit FPGAs) wurden in weiteren Vorträgen vorgestellt. Im Zentrum der zweiten Praxisphase stand der Umgang mit »ModelSim«, wobei das Verhalten der zuvor selbst erstellten Schaltung untersucht werden konnte. Den Abschluss bildete ein Vortrag zum physikalischen Entwurf, der sich schwerpunktmäßig mit den Problemen der Platzierung und Verdrahtung der Teilkomponenten befasste.
Im Rahmen einer kurzen Reflexion der Veranstaltung zogen alle teilnehmenden Lehrkräfte ein positives Fazit. Die Qualität der informativen Vorträge war durchgängig sehr hoch, sowohl inhaltlich als auch bezüglich der Präsentation. Auch wenn eine technische Unterstützung der Schülerinnen und Schüler nach einer derart kompakten Einführungsveranstaltung nicht möglich ist, kann nun überblickt werden, welchen Aufwand die Schülerinnen und Schüler bei der Entwicklung ihres Chips betreiben und welche informatischen Fähigkeiten sie dazu an den Tag legen müssen.
Die nächste Wettbewerbsrunde startet Mitte Februar 2009 mit dem Versand der Unterlagen und dem Einstellen ins Internet (www.invent-a-chip.de).