Ogni sistema elettronico ha una sorta di battito cardiaco, il segnale di clock, che fa in modo che ogni componente funzioni con una sincronizzazione perfetta.
Da decenni i progettisti utilizzano i cristalli di quarzo per generare questo battito cardiaco elettronico. I cristalli oscillano e danno un ritmo preciso, ma quando questi costosi cristalli iniziano a deteriorarsi, possono tremare (jitter), o saltare, andando a incidere sulla loro precisione nel tempo.
La nostra azienda sta presentando due nuovi dispositivi che integrano i risonatori BAW (bulk acoustic wave) per introdurre un nuovo tipo di battito cardiaco elettronico. Con una larghezza di 100 micron, questi microscopici metronomi sono più piccoli del diametro di un capello, ma operano comunque a frequenze molto più alte dei cristalli di quarzo e offrono migliori prestazioni per il sistema.
Con l'avvento di reti di comunicazione più avanzate e nell'era dei big data, un'elevata precisione del clock è fondamentale, in quanto sono enormi le velocità dei dati scambiati tra sistemi di tutto il mondo che collegano i medici ai pazienti, gli agricoltori al bestiame e gli edifici alle automobili.
I nuovi prodotti basati sui BAW di TI promettono un miglioramento radicale delle prestazioni dei clock interni e un'accelerazione in applicazioni che vanno dall'automazione degli edifici alla salute virtuale.
In passato, la tecnologia dei risonatori BAW è stata utilizzata per filtrare i segnali in tecnologie di comunicazione come gli smartphone. La nostra azienda è la prima nel settore ad utilizzare tale tecnologia per fornire una funzione di clock integrata.
Ulteriori informazioni sulla nuova tecnologia dei risonatori BAW di TI.
Addio al quarzo: presentazione della prima MCU wireless senza cristalli del settore
I nostri nuovi prodotti includono il primo microcontroller (MCU) wireless senza cristalli del settore, che integra un risonatore BAW di TI all'interno del package. Questa MCU consentirà ai progettisti di creare progetti più semplici e più piccoli, migliorando le prestazioni e riducendo i costi. Inoltre, permetterà di ridurre il time-to-market, poiché i progettisti saranno in grado di eliminare il processo di selezione, calibrazione e installazione di cristalli di quarzo esterni.
«Un'innovazione di fondamentale importanza è la possibilità di spostare e analizzare enormi quantità di dati per prendere decisioni precise e informate», ha affermato Ray Upton, il nostro vice presidente per il settore dei microcontroller connessi. «Le reti wireless sono il cuore di questa migrazione dei dati e la possibilità di coprire il cosiddetto "ultimo miglio" con i dispositivi connessi è una parte vitale del ciclo dei dati».
Entro il 2022, la spesa per le applicazioni IoT dovrebbe raggiungere 1.200 miliardi di dollari, rispetto ai 151 miliardi di dollari stimati nel 2018.* Questa rapida crescita mostra la profonda penetrazione dell'Internet of Things in molti mercati: il 90 percento dei dirigenti aziendali nei settori della tecnologia, dei media e delle telecomunicazioni afferma che l'IoT è fondamentale per la propria strategia aziendale.**
La nostra più recente MCU multi-standard SimpleLink™ con tecnologia BAW di TI è integrabile in dispositivi a radiofrequenza a bassa potenza, come le tecnologie Bluetooth® Low Energy e Zigbee® senza cristalli, per ridurre i problemi prestazionali in radiofrequenza causati da cristalli esterni.
Pulizia del segnale di clock: il sincronizzatore di rete basato su BAW di TI elimina il rumore digitale
L'altro prodotto con tecnologia BAW è un sincronizzatore di rete basato sulla tecnologia BAW di TI, che può essere abbinato a cristalli di quarzo per eliminare il rumore digitale (detto jitter) dai segnali di ingresso nel sottosistema di comunicazione dell'infrastruttura hardware cablata o wireless nelle reti centrali dei data center. Questa possibilità andrà a beneficio dei sistemi di telecomunicazione come le reti 5G.
«I requisiti di clock dell'infrastruttura di comunicazione del futuro vanno oltre le capacità dei dispositivi che oggi sono dotati di risonatori a base di cristalli di quarzo», ha spiegato Kim Wong, il nostro vicepresidente e direttore generale per dati e clock ad alta velocità. «Integrando i risonatori BAW di TI direttamente nei dispositivi di clock siamo in grado di realizzare prestazioni con jitter estremamente basso e ottenere resilienza contro le vibrazioni e gli urti, come richiesto dalla sempre maggiore pipeline di dati nel cuore di questa trasformazione nelle comunicazioni».
Il principio di funzionamento di questi piccoli metronomi
L'oscillatore BAW di TI è un circuito oscillatore elettronico che sfrutta la risonanza meccanica di un risonatore microacustico vibrante (BAW) per generare un segnale elettrico stabile per mezzo dell'effetto piezoelettrico. Questo segnale preciso e ad altissima frequenza fornisce il riferimento di clock e temporizzazione per i sistemi elettronici.
I prodotti basati sulla tecnologia BAW di TI offrono numerosi vantaggi ai progettisti:
- Fattore di forma più piccolo. Grazie all'integrazione nei package dei chip, i progettisti di circuiti non devono più utilizzare dispositivi di clock separati e montati su circuiti stampati.
- Potenza inferiore nella maggior parte dei casi. Molte applicazioni per l'IoT richiedono una rapida attivazione dei sistemi di clock. L'oscillatore basato sulla tecnologia BAW di TI si attiva 100 volte più rapidamente dei cristalli di quarzo.
- Un più basso livello di rumore digitale. Il nostro chip sincronizzatore di rete offre prestazioni di jitter migliori rispetto al dispositivo con le migliori prestazioni oggi sul mercato.
- Segnale di clock più pulito. Il risonatore BAW di TI offre un riferimento di clock estremamente pulito, fondamentale per i trasferimenti di dati ad alta velocità pari a centinaia di gigabit al secondo. Inoltre, può essere integrato con un chip a radiofrequenza (RF) per realizzare una soluzione radio a chip singolo.
Il nocciolo della questione
Con il graduale avvento delle reti 5G e delle tecnologie di comunicazione di nuova generazione, vi saranno implicazioni che spazieranno dagli affari al commercio, passando per l'assistenza sanitaria, l'agricoltura e l'istruzione.
Una volta creata l'infrastruttura di comunicazione atta a supportare la trasmissione di enormi quantità di dati, le aziende e i governi punteranno a fornire una sorta di ponte wireless per consentire la connessione punto-punto nel cosiddetto «ultimo miglio»: oggetti che comunicano tra loro all'interno di un magazzino, comunicazione tra smartphone e termostati, sistemi di monitoraggio del battito cardiaco e una miriade di altri dispositivi.
«La nostra tecnologia per risonatori BAW di TI aprirà la strada alla prossima generazione di applicazioni industriali e di telecomunicazione andando a modificare il nostro approccio di progettazione dei sistemi», ha affermato Ray.
* Forbes.com: Roundup Of Internet Of Things Forecasts And Market Estimates, (Raccolta di previsioni e stime di mercato per l'Internet of Things), dicembre 2018
** Forbes.com: Roundup Of Internet Of Things Forecasts And Market Estimates, (Raccolta di previsioni e stime di mercato per l'Internet of Things), dicembre 2018
