Glück Engineering 2025: Spezialisierung auf hochkomplexe FPGA-Designs

Im Jahr 2025 hat sich Glück Engineering gezielt auf die Entwicklung und Umsetzung hochkomplexer FPGA-Schaltungen und Leiterplattenlayouts spezialisiert. Unser Fokus liegt auf anspruchsvollen Anwendungen mit extremen Anforderungen an Signalqualität, Pin-Dichte, Datenrate und EMV.

Wir begleiten unsere Kunden von der Konzeptphase über Schaltplan und Layout bis hin zur produzierbaren Datenübergabe – mit umfassender Erfahrung in den Bereichen High-Speed-Design, sicherheitskritische Systeme, FPGA-Zusammenspiel und hardwarenahe Firmwareentwicklung.

Vertrieb
Thomas Schmidt
E-Mail: info@glueck-engineering.de
Telefon: 07127 – 934030-1
Telefax: 07127 – 934030-9

Unsere Schwerpunkte im FPGA-Bereich

Wir arbeiten derzeit an vier Hauptanwendungstypen:

Datensicherheit & Kryptografie

Sichere FPGA-Plattformen für Verschlüsselung, Secure Boot, Trusted Hardware und Zero-Trust-Systeme.

High-Speed-Datenübertragung

Signalintegrität und Längenausgleich für PCIe Gen5, PCIe Gen4, 25G Ethernet, DDR5, DDR4, Gbit-SerDes und weitere Hochgeschwindigkeitsschnittstellen – mit kontrollierter Impedanz und durchgängigem High-Speed-Routing.

Autonomes Fahren & Automotive Supercomputing

Entwicklung im Rahmen des BMBF-Forschungsprojekts CeCaS, gemeinsam mit Bosch, Infineon, CARIAD, KIT, TUM und Volkswagen.

Fokus: modulare, skalierbare FPGA-Plattformen für KI-gestützte Fahrfunktionen und Datenfusion.

Im CeCaS-Projekt umfasst unsere Hardwareentwicklung neben den FPGA-Plattformen auch die Integration moderner High-Speed-Komponenten wie PCIe-Switches, Multi-Gigabit-Ethernet-Switches sowie DDR4-Speichersysteme. Zusätzlich sammeln wir Erfahrungen mit der neuesten AMD Versal™ Adaptive SoC-Familie, die FPGA-Logik, leistungsfähige ARM-Prozessoren und KI-Beschleuniger auf einer Plattform kombiniert und als zukünftige Architektur für High-Performance-Computing im Automotive-Bereich gilt.

Industrielle Sonderlösungen & Forschung

Plattformen für Maschinenbau, Medizintechnik, Defence und Industrieelektronik – oft mit Sondermaterialien, engen Platzverhältnissen und branchenspezifischen Anforderungen.

FPGA im Einsatz: Kintex UltraScale & IGLOO2

AMD Kintex UltraScale – leistungsstarker Mid-Range-FPGA mit bis zu 16,3 Gbit/s Transceivern

In einem aktuellen Kundenprojekt haben wir auf einer XDR-Plattform vier FPGAs auf einer einzigen Leiterplatte integriert: drei AMD Kintex UltraScale XCKU040-2FFVA1156I sowie einen Microchip IGLOO2 M2GL090-FGG484.

Der Kintex UltraScale XCKU040 ist ein leistungsstarker Mid-Range-FPGA mit ca. 530.000 Logikzellen, 1.920 DSP-Slices und 16 Transceivern mit bis zu 16,3 Gbit/s. Er wird im FFVA1156-Gehäuse eingesetzt, das über 1.156 BGA-Pins verfügt. Je nach Design können davon bis zu 520 als I/O-Pins genutzt werden. Diese hohe Pinanzahl stellt höchste Anforderungen an das Lagenkonzept, die Stromversorgung, EMV-Gestaltung und Signalführung.

Die drei XCKU040-FPGAs wurden zusammen mit einem IGLOO2 auf einer 24-lagigen HDI-Leiterplatte verbaut. Der Stackup wurde speziell für Längenausgleich, Impedanzkontrolle, differenzielle Paare und Power-Integrity entwickelt – unter Verwendung des Hochfrequenzmaterials Isola I-Tera MT40, das für seine geringe Signaldämpfung und hohe thermische Stabilität bekannt ist.

Weitere technische Informationen: AMD Kintex UltraScale · Microchip IGLOO2 M2GL090

Der IGLOO2 M2GL090-FGG484 wird in diesem Design als dedizierter Programmier-FPGA eingesetzt. Er steuert das Konfigurations- und Boot-Management der drei Kintex-FPGAs und bringt mit Flash-Architektur, SEU-Festigkeit und Secure Boot die nötige Robustheit für eine zuverlässige Initialisierung mit.

Mit ca. 90.000 Logic Elements und bis zu 387 I/O-Pins ist er ideal für diese zentrale Steuerungsrolle geeignet – vollständig integriert in die 24-Lagen-Architektur.

Die Kombination dieser vier FPGAs auf einer 24-lagigen Trägerplattform demonstriert unsere besondere Kompetenz in der Layoutentwicklung für High-Density-Systeme mit extremer Komplexität.

High-Speed-Switches und Speicherarchitekturen

Beispiel eines High-Speed-Layouts mit differenziellen Paaren, Längenausgleich und kontrollierter Impedanz

Moderne FPGA-Systeme bestehen längst nicht mehr nur aus programmierbarer Logik. Ebenso entscheidend sind leistungsfähige Ethernet-Switches, PCIe-Switches, Hochgeschwindigkeitsspeicher und eine konsequent auf Signalintegrität ausgelegte Leiterplatte.

Im Mainboard Rev. D des Forschungsprojekts CeCaS wurden unter anderem folgende High-End-Komponenten integriert:

Microchip VSC7558 SparX-5 Ethernet Switch

Der Microchip VSC7558 SparX-5 ist ein moderner Multi-Gigabit-Ethernet-Switch für industrielle Netzwerke und Automotive-Anwendungen.

Im Rahmen des Projekts gehörten unter anderem zu unseren Entwicklungsaufgaben:

Hardwareintegration des SparX-5 Ethernet-Switches
Integration von fünf DDR4-Speicherbausteinen
Routing von 25G-, 10G- und 5G-Ethernet-Differentialpaaren
High-Speed-PCB-Design mit kontrollierter Impedanz
Präziser Längenausgleich aller kritischen Signale
Optimierung hinsichtlich EMV und Signalintegrität

Weitere Informationen: Microchip VSC7558

Microchip Switchtec™ PM50052 PCIe Gen4 Switch

Ein weiterer zentraler Baustein des Systems ist der Microchip Switchtec PM50052 PCIe Gen4 Switch.

Unsere Arbeiten umfassten dabei:

Hardwareintegration des PCIe-Switches
Design und Routing von PCIe-Gen4-Differenzleitungen
Optimierung von Laufzeitbedingungen
Signalintegrität bei sehr hohen Datenraten
High-Speed-Leiterplattenlayout für PCIe-Systeme

Weitere Informationen: Microchip Switchtec PM50052

Diese Komponenten zeigen eindrucksvoll, dass moderne FPGA-Plattformen heute aus weit mehr als nur einem FPGA bestehen. Im Rahmen des CeCaS-Projekts entwickelte Glück Engineering nicht nur die FPGA-Integration, sondern die komplette High-Speed-Hardwareplattform mit FPGA-Systemen, DDR4-Speicherarchitektur, PCIe- und Ethernet-Infrastruktur, Stromversorgung sowie dem gesamten High-Speed-Leiterplattenlayout. Dazu gehörten unter anderem die Auslegung der 24-lagigen Leiterplatte, Stackup-Definition, kontrollierte Impedanzen, Längenausgleich, Signalintegrität, Power-Integrity sowie EMV-gerechtes Routing aller kritischen Hochgeschwindigkeitsschnittstellen. Erst das präzise Zusammenspiel all dieser Komponenten ermöglicht Datenraten im Bereich mehrerer 10 bis 25 Gbit/s und bildet die Grundlage moderner Automotive- und High-Performance-Computing-Systeme.

Blick auf die nächste FPGA-Generation

AMD Versal™ Adaptive SoC – Kombination aus FPGA-Logik, ARM-Prozessoren und High-Speed-Interfaces

Neben den bewährten AMD Kintex UltraScale-FPGAs beschäftigen wir uns bereits intensiv mit der aktuellen AMD Versal™ Adaptive SoC-Familie.

Im Forschungsprojekt CeCaS kommen außerdem High-Performance-Computing-Plattformen auf Basis des AMD Versal Prime VM1802 zum Einsatz. Diese Systeme kombinieren auf einem einzigen Baustein programmierbare FPGA-Logik mit leistungsfähigen ARM-Prozessoren und Hochgeschwindigkeitsschnittstellen.

Die Plattform verfügt unter anderem über:

AMD Versal Prime VM1802 Adaptive SoC
2× ARM® Cortex™-A72 Prozessorkerne
2× ARM® Cortex™-R5 Echtzeitkerne
8 GB DDR4-3200 ECC-Speicher (72 Bit)
FMC+ High-Speed-Erweiterung mit bis zu 24 seriellen Hochgeschwindigkeitskanälen bis 28 Gbit/s
PCIe Gen4
Gigabit-Ethernet und FireFly-Hochgeschwindigkeitsschnittstellen

Diese Architektur bildet die Grundlage zukünftiger KI- und High-Performance-Computing-Systeme im Automotive-Umfeld und zeigt den Weg der nächsten FPGA-Generation.

Weitere Informationen: AMD Versal™ Adaptive SoCs · Alpha Data ADM Versal Prime VM1802

Unsere Erfahrung umfasst darüber hinaus den Entwurf moderner High-Speed-Plattformen mit PCIe Gen4, Multi-Gigabit-Ethernet, DDR4- und LPDDR4-Speichern sowie funktional sicheren Automotive-Architekturen bis ASIL-D.

Ihr Projekt – unsere Expertise

Hochkomplexe Multi-Layer-Leiterplatten – unser tägliches Handwerk

Wenn Sie ein Projekt im Bereich komplexer FPGA-Entwicklung planen – ob Prototyp, Kleinserie oder forschungsnahe Entwicklung – sind wir der richtige Partner.

Wir liefern:

Technisch durchdachte Schaltungen
Fertigungsnahe, testbare Layouts
High-Speed-PCB-Design für modernste FPGA-Systeme
Signalintegrität, Impedanzkontrolle und EMV-Optimierung
PCIe-, Ethernet- und DDR-Design aus einer Hand
Begleitende hardwarenahe Firmwareentwicklung auf Wunsch
Persönliche, direkte Zusammenarbeit auf Augenhöhe

Mit unserer Erfahrung aus Industrieprojekten und öffentlich geförderten Forschungsprojekten wie CeCaS entwickeln wir Hardwareplattformen, die auch höchsten Anforderungen an Performance, Zuverlässigkeit und Fertigbarkeit gerecht werden.

Als Ergänzung zu unseren Elektronikdienstleistungen konstruieren wir auch weniger komplexe mechanische Teile wie Gehäuse oder Gehäuseteile. Dazu gehören Kühlkörper und Frontplatten genauso wie Kunststoffgehäuse die wir zunächst im Rapid Prototyping Verfahren herstellen.

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