Der 'Stromdesigner' für vietnamesische Mikrochips

Der Moment, als der Strom anging

Ein Chip, der die Stromversorgung steuert, wird erst lebendig, wenn man ihn zum ersten Mal einschaltet. Für Nguyễn Thanh Yên, den Geschäftsführer von Coasia Semi Vietnam, war der Moment, als der Chip DC40 im Labor anging, wie ein Gruß aus der Zukunft. Zum ersten Mal sah er einen Chip, den er selbst entworfen hatte, wirklich arbeiten.

Steven Huỳnh. Bild: Mỹ Hạnh.

Vor mehr als 20 Jahren gab Steven Huỳnh seiner Gruppe den Auftrag, einen LDO-Chip zu entwerfen. LDO steht für Low Dropout Regulator. Das ist ein Bauteil, das die Spannung stabil hält, damit Geräte nicht die Stromversorgung verlieren oder zu viel Spannung bekommen. Zuerst dachte man, dieser Chip würde schnell fertig und auf den Markt kommen. Aber der Chip DC40, so hieß der LDO-Chip, schlug fehl. Er musste viele Male neu entworfen und zur Produktion geschickt werden.

LDO ist eine analoge Schaltung. Sie funktioniert wie eine Klimaanlage, die Unterschiede bei Spannung und Strom ausgleicht. So bleibt die Ausgangsspannung stabil, auch wenn die Eingangsspannung stark schwankt. Deshalb kann schon ein kleiner Fehler bei der Kontrolle der Rückkopplung dazu führen, dass das System unkontrolliert schwingt. Erfolg oder Misserfolg hängt von der Technik der Phasenkompensation ab. Das ist eine Methode, um die Rückkopplung stabil zu machen. Steven Huỳnh nannte das ein Geheimnis des Berufs.

Wenn der Ingenieur, der den DC40 entworfen hat, viele Male etwas ändern musste, um zu lernen, wie man die Stromversorgung stabil macht, dann hat Steven Huỳnh die Stromversorgung für eine ganze Generation von Mikrochips entworfen. Er gab das Berufsgeheimnis weiter und lehrte die jungen Ingenieure gründlich die Grundprinzipien. Steven Huỳnh arbeitete viele Jahre bei der bekannten Chipfirma Maxim Integrated. Dort brachte er mehr als 20 Chips auf den Markt und hielt viele Patente. Im Jahr 2003 verließ er seine hohe Position als Manager und gründete das Startup Active Semi im Silicon Valley. Kurz danach eröffnete er Active Semi in seiner Heimat Vietnam. Damit legte er den Grundstein für die erste Generation von Chip-Designern im Norden.

Damals begann die globale Halbleiterindustrie, sich stark zu teilen. Das Design wurde von der Produktion getrennt. Designfirmen zeichnen die Chips, und Fabriken wie TSMC drucken die Designs auf Silizium. Das erklärt der Ingenieur Trần Quốc Huy von Cadence Design Systems Vietnam. Dadurch konnten junge Design-Startups in die Branche einsteigen, obwohl sie nicht Milliarden Dollar für eine Fabrik hatten. Sie wurden zu einer Kraft für Innovation.

Startups wie Active Semi von Steven Huỳnh lösten ein Paradoxon: Die Produktion von Chips braucht sehr viel Geld, aber das Design von Chips, besonders von speziellen Chips wie LDO, kann mit einer kleinen Gruppe von guten Ingenieuren beginnen. Große Konzerne arbeiten in großem Maßstab und sind stabil, aber sie können kein Risiko eingehen. Nur Startups, die Risiken akzeptieren und viele Design-Runden erlauben, können jungen Ingenieuren erlauben, den ganzen Lebenszyklus eines Chips zu durchlaufen.

In Vietnam in den 2000er Jahren hatte Active Semi zwei Rollen. Es war ein Startup, das schneller testen konnte, mehr praktische Ausbildung bot und flexibler auf den Markt reagierte. Es war auch eine Art Brutstätte für leitende Ingenieure. Diese Ingenieure bekamen das ganze Problem, nicht nur einzelne Schritte. Und Steven Huỳnh war der erste Lehrer.

„Ein Fundament bauen“ in einem fast leeren Markt

Für Nguyễn Thanh Yên ist das Bild des ersten Chip-Design-Lehrers mit den Korrekturen am DC40 verbunden. Für Trịnh Khắc Huề, den CEO von Qorvo Vietnam, ist es die Erinnerung an den Tag, als er die ersten Steine für einen fast leeren Markt legte.

Damals wussten die jungen Kollegen und er, ein „armer Student, der nicht wusste, was IC-Design oder analoges Chip-Design ist“, noch nicht viel über die zwei wichtigen Wege der Halbleiterindustrie. Später sollten sie den Namen der vietnamesischen Ingenieure auf der Weltkarte der Chips im Bereich Design (fabless) eintragen. Das war vielleicht der kürzeste Weg für die vietnamesische Chip-Industrie, um in die globale Wertschöpfungskette zu kommen. Das Land war arm und hatte gerade erst seine Türen geöffnet. Es hatte nichts außer den Händen der Menschen.

„Er hat direkt Theorie und Praxis unterrichtet ... was IC-Design und analoges Chip-Design ist. Das hat mein Leben verändert und das Leben vieler Menschen, die er direkt oder indirekt angeleitet hat.“

Dieser Satz ist nicht nur persönliche Emotion. Er zeigt die Situation in Vietnam damals: Chip-Design war ein völlig neues Konzept. Zehn Jahre später hatten Chip-Firmen immer noch Probleme mit Steuer- und Zollpapieren, weil es keinen Code für „Mikrochip“ gab. Damals hatte Vietnam fast nichts in der Chip-Design-Ökosphäre. Es gab keine lokalen Design-Zentren und kein Netzwerk von erfahrenen leitenden Ingenieuren. Was Steven Huỳnh mitbrachte, war nicht nur eine Zweigstelle seines neuen Startups, sondern ein Ausbildungsmodell aus dem Silicon Valley, das auf praktische Erfahrung setzte.

Steven Huỳnh unterrichtete das Design direkt unter schwierigen Bedingungen eines kleinen Startups. Die Design-Software war sehr teuer. Eine Lizenz kostete mehrere hunderttausend Dollar pro Jahr. Das konnten sich Firmen in Vietnam damals nicht leisten. Aber Chip-Design geht nicht ohne Werkzeuge: Man braucht Software zur Schaltungs-Simulation (EDA-Tools), Layout-Software und Werkzeuge, um Fehler wie Parasiten, Rauschen und Instabilität zu finden. Um eine Lernumgebung fast von Null zu schaffen, schrieb er selbst Simulationswerkzeuge, damit die Ingenieure üben und die Prinzipien der Schaltungen verstehen konnten.

Zum ersten Mal entwarfen die Ingenieure von Active Semi Vietnam analoge ICs zur Stromverwaltung und Spannungsstabilisierung für Handys und Laptops. Der Entwurf „made in Vietnam“ wurde dann im Silicon Valley fertiggestellt und produziert.