Schaltungsarchitektur

Schaltungsarchitektur bezeichnet die Struktur und Organisation elektrischer Schaltungen, also die Auswahl der Bauelemente, ihre Anordnung und die Verbindungswege, durch die Signale fließen. Sie bestimmt, wie eine gewünschte Funktion in einem System umgesetzt wird, und bildet die Brücke zwischen logischer Funktion und physischer Umsetzung. Man unterscheidet digitale, analoge und gemischte Schaltungen.

In der digitalen Schaltungsarchitektur stehen logische Blöcke, Datenpfade, Steuerlogik und Schnittstellen im Mittelpunkt. Zentrale Konzepte sind Modularisierung, Pipelines, Parallelität und Speicherkonstruktion. Die analoge Schaltungsarchitektur beschäftigt sich mit Verstärkung, Rausch- und Temperatureffekten, Frequenzantwort und Signalintegrität. Mischsignale kombinieren digitale Steuerlogik mit analogen Frontends.

Der Entwurf erfolgt oft in mehreren Ebenen: Spezifikation, architektonische Bewertung, Blockdesign, Verifikation und physische Umsetzung. Architekturen verwenden Wiederverwendung von IP-Kernen oder Standardzellen, top-down oder bottom-up-Ansätze. Die physische Schaltungsarchitektur umfasst Layout, Platzierung, Routing und taktgesteuerte Verifikationsmethoden, und ist eng mit Herstellungsparametern wie Prozessknoten verbunden.

Anwendungsbereiche reichen von ASICs und FPGAs bis zu Rechner- und Kommunikationssystemen. Die Schaltungsarchitektur beeinflusst Leistung, Energieverbrauch, Fläche und Zuverlässigkeit und legt Standardschnittstellen fest. Sie erfordert interdisziplinäres Know-how aus Elektronik, Informatik und Fertigung sowie spezialisierte Design- und Verifikationswerkzeuge.

Ziel ist eine stabile, effiziente und skalierbare Architektur, die die Anforderungen von Funktion, Temperaturmanagement und Fertigung erfüllt.