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- ELETTRONICA OGGI 429 - LUGLIO/AGOSTO 2013
L’efficienza in termini di controllo, immagazzinamento e distribuzione dell’energia, sono alcune delle aree
in cui si stanno concentrando gli sforzi dei progettisti analogici. Mentre le operazioni di manipolazione e
memorizzazione delle informazioni vengono eseguite in maniera egregia nel mondo digitale, la conver-
sione e l’immagazzinamento dell’energia devono essere effettuati con sistemi analogici. Di conseguenza,
le più importanti tecnologie per la gestione della potenza sono prevalentemente analogiche. Per esempio
vi è un notevole interesse nella trasmissione di potenza in modalità wireless per numerose applicazioni
di carica della batteria, che spaziano dagli handset mobili agli impianti medicali, così come nell’aumen-
to di efficienza nella trasmissione di potenza per incrementare la velocità di carica su lunghe distanze.
Inoltre, si stanno affacciando alla ribalta numerose tecnologie che permettono di immagazzinare l’energia
dall’ambiente sfruttando trasduttori fotovoltaici, piezoelettrici o termoelettrici. Un’area di interesse è rap-
presentata da quei circuiti analogici in grado di immagazzinare potenza di valore inferiore al microwatt da
fonti di energia dell’ordine delle decine di milliVolt per fornire energia a sensori remoti o per alimentare le
batterie tradizionali dei dispositivi mobili. Per conseguire questi obbiettivi è necessario sviluppare circuiti
analogici a bassissimo consumo in modo da permettere a una parte dell’energia di caricare una batteria o
un supercondensatore. Inoltre, è necessario garantire la massima velocità nelle operazioni di power-up e
power-down per ottenere la massima efficienza energetica nel corso di operazioni di natura intermittente.
L’insieme di queste e altre tecnologie permetterà di avere dispositivi alimentati per un tempo illimitato
attraverso fonti sostenibili.
I circuiti analogici, d’altro canto, rappresentano un ponte tra il mondo digitale e quello analogico (reale).
Come accade per molti ponti sulle nostre strade, essi rappresentano spesso il “collo di bottiglia” e il loro
progetto è critico per garantire prestazioni, efficienza e affidabilità del sistema complessivo. Nonostante
ciò, il mercato è “pilotato” dai circuiti digitali, come i microprocessori; le tecnologie di produzione, quindi,
sono state ottimizzate per ridurre dimensioni, costi e consumi dei circuiti digitali. L’implementazione dei
circuiti analogici, sfruttando le tecnologie delle più recenti generazioni, si è fatta via via più difficile. Per
esempio, al diminuire delle dimensioni dei transistor, l’intervallo di tensioni analogiche che sono in grado
di gestire è diminuito, a fronte di un incremento delle variazioni delle prestazioni.
Un trend è “dimenticare” le più recenti tecnologie di fabbricazione degli integrati digitali e costruire i cir-
cuiti analogici sfruttando tecnologie più datate, che possono essere modificare per consentire il supporto
di tensioni di valore più elevato, richieste da applicazioni quali quelle dei settori medicali, automobilistiche,
industriali e dell’illuminazione. Altre applicazioni prevedono invece la completa integrazione di circuiti
analogici e digitali sfruttando le tecnologie a semiconduttore più avanzate. Per esempio, i microprocessori
con core multipli possono ridurre il consumo di potenza complessivo mediante la riduzione dinamica della
frequenza e della tensione di funzionamento, in funzione della richiesta di elaborazione. Per questo motivo
è possibile integrare convertitori c.c./c.c. con la circuiteria digitale, in modo da fornire un’alimentazione
locale regolata in maniera efficiente e con un’occupazione di area ridotta a bordo del chip, senza ricorrere
a componenti esterni.
In ogni caso il mercato dei componenti analogici — dominato da Texas Instruments, seguita da
STMicroelectronics e Analog Devices — dopo aver archiviato un calo del 7% nel 2012 rispetto all’anno
precedente, dovrebbe tornare in positivo. Recenti studi di mercato hanno stimato un tasso di aumento di
questo segmento del 5% su base annua da qui fino al 2019.
Filippo Fossati
Trend divergenti per l’analogica
EDITORIAL
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