Il silicio nelle applicazioni embedded

STRATEGIE –

Le applicazioni embedded si sono rapidamente evolute negli ultimi anni e di conseguenza anche i fornitori di soluzioni microelettroniche si stanno adattando altrettanto rapidamente, in modo da anticipare le esigenze degli sviluppatori.

Il mondo delle applicazioni embedded è permeato di innovazione tecnologica, ma l'innovazione tecnologica viene soprattutto dalla microelettronica integrata su silicio. Il livello più alto dell'innovazione si sta infatti spostando dall'integrazione su scheda all'integrazione su silicio. Ciò rappresenta una sfida notevole per i fornitori di tecnologie per le applicazioni embedded, imponendo a questi di spostarsi dalla microelettronica su scheda alla microelettronica su silicio. Un esempio di questo riposizionamento è il cambio di strategia di offerta che Fujitsu ha messo in atto dal 1° luglio del 2010. Fujitsu Microelectronics Europe è diventata Fujitsu Semiconductor Europe. Questo apparente cambio di nome di fatto è un significativo ed emblematico adattamento della strategia di offerta di questo produttore di soluzioni microelettroniche per il mondo embedded, in accordo con il considerevole spostamento della complessità di sistema dal system-on-board al system-on-chip. Il cambiamento di Fujitsu rispecchia quindi il focus delle attività di questo produttore, cioè prodotti e soluzioni basati su dispositivi a semiconduttore, quindi la volontà di svolgere un ruolo globale nel settore dei semiconduttori.

Automotive ed embedded
Per il mondo delle applicazioni embedded, i microcontrollori giocano un ruolo centrale. Di conseguenza, l'integrazione su singolo chip della funzionalità del microcontrollore e delle periferiche complesse è fondamentale per soddisfare la crescente complessità delle applicazioni basate su microcontrollore. I microcontrollori di Fujitsu integrano un set di periferiche particolarmente esaustivo per l'embedding in ambito automotive: memorie flash integrate; interfacce Lin e Can, FlexRay, Most e Idb 1394; controller grafici, decoder e transcoder. Oltre all'integrazione è anche fondamentale la collaborazione con i costruttori di auto, con i produttori di componentistica per auto e con gli organismi di standardizzazione quali Autosar, Automotive Spice e FlexRay Consortium, per pervenire a un'offerta di soluzioni su silicio che soddisfino pienamente le esigenze degli integratori embedded.

Fujitsu sostiene standard già consolidati e contribuisce alla creazione di quelli nuovi sulla base di rapporti di collaborazione, tra cui quella molto importante quella con Inova Semiconductors, per il protocollo Apix. In campo industriale l'interesse per le soluzioni embedded riguarda soprattutto i sistemi d'automazione e di controllo di motori elettrici, gli inverter per elettrodomestici e i prodotti per la comunicazione su powerline. In questo settore applicativo embedded i microcontrollori a 8, 16 e 32 bit sono strategici e di conseguenza sono ricchi di funzionalità speciali come le interfacce Can o Usb per la comunicazione e per l'aggiornamento del firmware. Nuovi campi applicativi su cui si focalizza l'attenzione sono i sistemi di bus specifici per l'industria, le Human Machine Interface e la comunicazione Powerline per l'automazione o ”smart grid”. Per quanto riguarda nello specifico le applicazioni Hmi, le soluzioni innovative si basano sui Touch Sensor Controller. Altre soluzioni innovative si basano sulla tecnologia Fram, come i dispositivi Rfid, che combinano scrittura veloce, lunga durata e resistenza alle radiazioni, per offrire nuove possibilità ad applicazioni logistiche, automazione industriale e, soprattutto, ad applicazioni medicali.

Multimedia e grafica
Il multimedia e la grafica sono altre aree applicative che si innovano soprattutto attraverso le soluzioni su silicio. In area multimedia sono in particolare i sistemi come i set-top box digitali, i videoregistratori e gli apparecchi per la ricezione televisiva digitale e l'intrattenimento a bordo auto che richiedono soluzioni System-on-Chip. Questi infatti consentono di implementare decoder, encoder e transcoder Mpeg, con supporto degli standard video come l'Mpeg2, l'H.264/AVC e vari standard audio, oltre all'alta definizione, tutto su singolo chip. I controller grafici di Fujitsu sono ottimizzati per una vasta gamma di ambienti embedded, ad esempio sistemi di navigazione per auto, head-up display, cruscotti virtuali, strumentazione di bordo, terminali informativi mobili e display industriali.

Tra i SoC per la visualizzazione, di particolare rilevanza applicativa ci sono i sistemi 2D e i sistemi 3D. Quest'ultimi sono capaci di pilotare un doppio display, e ciò li rende particolarmente interessanti per le applicazioni multimedia in ambito automotive. Oltre ad offrire la funzionalità di rendering embedded, i controller grafici di Fujitsu consentono una gestione dinamica dei “layers” (fino a otto), una vasta gamma di funzioni di rendering 2D e 3D e il supporto per risoluzioni video fino a 1600 x 600. Dispositivi di terza e quarta generazione supportano funzioni video, operazioni BitBlt e rendering 2D/3D, in combinazione con funzioni di alpha-blending e texturing su un massimo di otto “layers”.

Comunicazione
Riguardo alle applicazioni wireless Fujitsu ha investito molto nel WiMax fisso e mobile, ampliando la sua famiglia di innovative soluzioni SoC compatibili Ieee 802.16d e Ieee 802.16e. Questo impegno ha consentito di sviluppare la capacità di connettività a banda larga per terminali di accesso e stazioni base. Fujitsu dispone di un IP per Phy per la nuova generazione di sistemi wireless a banda larga e sta sviluppando una serie completa di ricetrasmettitori RF Lte avanzati. A questi si aggiungono i convertitori di dati e la tecnologia Pll per le infrastrutture radio. Di fondamentale importanza sono i convertitori digitale/analogico che garantiscono le prestazioni necessarie per creare piattaforme ottimizzate, ottenendo una considerevole riduzione dei costi dei sistemi multi-carrier a banda larga.

Inoltre, le applicazioni mobili, per esempio i terminali multimediali, richiedono soluzioni molto sofisticate, che vanno dai Vco ai Pll, e trovano nei processori multimediali il requisito a più elevata complessità. Queste funzionalità, integrate su silicio, sono quindi la migliore risposta alle esigenze di integrazione degli sviluppatori. I centri di progettazione ”mixed signal” e wireless di Fujitsu a Maidenhead e Francoforte forniscono supporto tecnico con tempi di completamento rapidi ai clienti dell'area Emea, mentre il suo portfolio di IP riutilizzabili garantisce un throughput di progettazione efficiente.

Asic, fonderia di silicio e servizi
Fujitsu dispone di tecnologie Asic avanzate (da 0,18 μm a 40 nm) che fornisce agli sviluppatori offrendo anche l'assistenza necessaria per creare soluzioni personalizzate. Il processo tecnologico ottimizza il consumo di energia, mantenendo un elevato livello di prestazioni, grazie all'uso di interconnessioni di rame e di dielettrico a basso fattore k. Le tecnologie sono sia digitali, adatte per progettazioni SoC da milioni di gate, sia analogiche e ”mixed signal”. L'uso della tecnologia “triple well” e della tecnologia RF consente l'integrazione su singolo chip tra funzionalità analogiche e funzionalità digitali a basso consumo e alte prestazioni.
Anche la tecnologia di packaging è particolarmente significativa, in particolare quella relativa agli Fcbga ad alto numero di pin e alte prestazioni (oltre 2000 pin). Oltre ai servizi di fonderia, gli sviluppatori necessitano di servizi di progettazione.

Fujitsu Semiconductor Embedded Solutions Austria per esempio è intesa al supporto degli sviluppatori con prodotti software e relativi servizi, relativamente a progetti automotive, industriali e di telecomunicazione. Ciò viene fatto definendo e sviluppando i prodotti e offrendo tutti i servizi ad essi associati. La gamma di prodotti include motori grafici 2D/3D e tool per il settore automotive, strutture software per dispositivi mobili e prodotti per accelerare il trasferimento dati su lunghe distanze. Feat possiede le risorse necessarie per avviare progetti più grandi e complessi. Il team è composto da una cinquantina di software engineer con esperienza nel settore dello sviluppo di software per sistemi embedded. Le principali competenze tecniche di Feat riguardano: Gui automotive per strumentazione e sistemi di infotainment (strutture Mmi/Hmi, motore grafico 2D e 3D, widget toolkit 2D/3D, tool 2D e 3D); sviluppo di tool software; driver di basso livello; applicazioni mobili; stack di protocolli software standard.

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