Tampereen yliopiston väitöskirjatutkimuksessaan diplomi-insinööri Sakari Lahti selvitti korkean tason synteesin tuottavuutta ja laatua perinteisiin suunnittelutapoihin verrattuna. Tulosten mukaan menetelmällä voidaan nopeuttaa suunnitteluprojekteja, mutta tulosten laatu saattaa kärsiä ilman korkeaa ammattitaitoa.  

Perinteisesti digitaalisia piirejä on suunniteltu erityisillä laitteistonkuvauskielillä, mutta korkean tason synteesissä käytetään tietokoneohjelmoinnista tuttuja menetelmiä. Diplomi-insinööri Sakari Lahti vertailee väitöskirjassaan korkean tason synteesiä perinteisiin suunnittelumenetelmiin. Korkean tason synteesi on 2000-luvulla teollisuudessa yleistynyt menetelmä, jolla suunnitellaan digitaalisia piirejä. Näitä piirejä löytyy lähes jokaisesta elektronisesta laitteesta, kuten tietokoneista, autoista ja puhelimista.

Lahden mukaan on tärkeää tietää, kuinka paljon nopeammin järjestelmiä voidaan suunnitella korkean tason synteesin avulla ja ovatko tulokset yhtä laadukkaita.’ ’’Digitaalisia järjestelmäpiirejä valmistetaan maailmassa satojen miljardien eurojen arvosta vuosittain. Suomalaisille ala on tutuin Nokian kautta, mutta myös suuret kansainväliset firmat, kuten Apple, Microsoft ja Nvidia nojaavat piirivalmistukseen. Tehokkaat suunnittelumenetelmät ovat ensiarvoisessa roolissa’’, Lahti toteaa.

Korkean tason synteesillä voidaan puolittaa digitaalisen piirin suunnitteluaika. Väitöstyössä korkean tason synteesiä vertailtiin perinteisiin suunnittelumenetelmiin laajan lähdeaineiston sekä omien sovellusten avulla. Työtä varten Lahti toteutti esimerkiksi äänisyntetisaattorin sekä järjestelmän, joka kykeni tunnistamaan, mistä suunnasta antenneihin saapuvat radioaallot tulevat.

’’Tulosten perusteella korkean tason synteesillä voidaan noin puolittaa digitaalisen piirin suunnitteluaika. Korkean tason synteesillä on kuitenkin haastavaa ylläpitää yhtä hyvää laatua kuin perinteisillä menetelmillä. Menetelmän käyttöönotto vaatii kouluttautumista’’, Lahti huomauttaa.

Väitöstyö auttaa piiriteollisuuden insinöörejä päättämään, onko parempi tukeutua korkean tason synteesiin vai vanhoihin menetelmiin. Tutkimus asettuu osaksi laajempaa kansainvälistä selvitystyötä, jolla edistetään uuden menetelmän käyttöönottoa.

Diplomi-insinööri Sakari Lahden tietotekniikan alaan kuuluva väitöskirja Evaluation of the State of High-level Synthesis: A Hardware Engineer’s Perspective tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston informaatioteknologian ja viestinnän tiedekunnassa perjantaina 09.05.2025 kello 12 alkaen Hervannan kampuksen Tietotalon auditoriossa.

Lisää: Väitöskirja (LINKKI).

Kuvituskuva: Shutterstock