EON
ews
n.
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-
dicembre
2013
15
O
utlook
2014
tato. Un processore digitale si
trasforma in un engine flessi-
bile che può essere impiega-
to per eseguire qualsiasi tipo
di calibrazione e di collaudo
on chip all’interno dei SoC
(System-On-Chip), semplifi-
cando in tal modo la valida-
zione dell’elettronica
analogica. Un altro
vantaggio è senza
dubbio la maggior
integrazione a livello
di sistema che si tra-
duce in una diminu-
zione del costo del
prodotto finale. Per-
ché ciò si verifichi è
necessario che un
processore autono-
mo sia già utilizzato
in un progetto insie-
me a un chip analogico o a
segnali misti. Un produttore di
chip analogici ora si trova in
una posizione migliore per ot-
tenere un livello di integrazio-
ne più elevato. Ovviamente
alcuni produttori potrebbero
voler utilizzare il processore
digitale per la testabilità on-
chip e non renderlo necessa-
riamente disponibile ai clien-
ti per lo sviluppo di ulteriori
funzionalità. In ogni caso, si
tratta di una notevole oppor-
tunità per i produttori di chip
analogici. Sul fronte opposto,
i maggiori produttori di circu-
iti digitali stanno cercando di
arricchire il proprio portafoglio
di soluzioni per l’elaborazione
digitale con componenti ana-
logici.
Migliorare l’efficienza
energetica dei sistemi
Mentre la nuova ed emergen-
te generazione di dispositivi
a segnali misti è in grado di
soddisfare le esigenze delle
applicazioni IoT, è importan-
te tenere in considerazione il
fatto che l’integrazione di un
processore digitale contribu-
irà a migliorare efficienza e
prestazioni del sistema com-
plessivo, il che si tradurrà in
una sensibile diminuzione dei
consumi.
La domanda da porsi a que-
sto punto è che ruolo può
svolgere l’elettronica digita-
le per migliorare
le funzionalità dei
componenti analogi-
ci al fine di ridurre il
consumo di potenza
del sistema com-
plessivo. Un esem-
pio specifico ma che
riveste una grande
importanza è quel-
lo del controllo mo-
tore, applicazione
nella quale i circuiti
elettronici di poten-
za e analogici rivestono un
ruolo cruciale. L’uso di un
processore digitale può con-
tribuire a migliorare sensibil-
mente la gestione, da parte
del motore, della velocità e/o
della rotazione, consenten-
do di ottenere un potenziale
risparmio di circa il 40% dei
consumi di energia. I motori
in questione sono dispositivi
di grandi dimensioni, utiliz-
zati in applicazioni industria-
li, e non motori impiegati in
prodotti consumer come ad
esempio i giocattoli. L’elettro-
nica digitale non viene usata
in sostituzione o per svolgere
compiti tipici dell’elettronica
analogica, ma più semplice-
mente consente di sfruttare
un controllo di tipo digitale al
fine di migliorare la qualità
del sistema complessivo.
Queste funzionalità avanzate,
abbinate al crescente livel-
I
l concetto di Internet of
Things (IoT) – in base al
quale miliardi di oggetti più o
meno “intelligenti” si tramu-
teranno in blocchi IP abilita-
ti e connessi – offre miriadi
di opportunità per tutti quei
dispositivi e sistemi in gra-
do di rilevare, controllare,
azionare e comunicare con il
mondo reale, intrinsecamente
analogico. Un’altra tenden-
za comune a tutta l’industria
elettronica è lo sviluppo di so-
luzioni capaci di ridurre il con-
sumo di potenza e aumentare
l’efficienza energetica a livel-
lo di sistema. La domanda
da porsi a questo punto è se
l’”invasione” delle tecnologie
di elaborazione digitale nel
campo della progettazione
analogica possa fornire una
risposta efficace alle esigen-
ze poco sopra espresse.
La progettazione analogica
è arte complessa e difficile
da padroneggiare e la sua in-
tegrazione con la tecnologia
digitale nell’ambito dei design
a segnali misti avanzata è un
processo complesso. In tem-
pi recenti, questo compito è
comunque divenuto più sem-
plice. Un elemento che ha
contribuito a facilitare e acce-
lerare il processo di sviluppo
è il crescente perfezionamen-
to dei flussi di progettazione
a segnali misti dei tool EDA
che consente agli sviluppa-
tori di progettare e simulare
sia le componenti analogiche
sia quelle digitali dei design
a segnali misti facendo girare
contemporaneamente il codi-
ce C. In precedenza la pro-
gettazione e la simulazione
delle sezioni analogiche e di-
gitali erano processi condotti
separatamente e nel momen-
to della loro integrazione nel
layout di un singolo chip, il
progetto complessivo poteva
non funzionare correttamente
al primo tentativo. Grazie alla
disponibilità di tool di proget-
tazione avanzati, questo pro-
cesso è praticamente istanta-
neo, invece di richiedere set-
timane aggiuntive di sviluppo.
Grazie inoltre alla crescente
disponibilità di blocchi IP ana-
logici e di librerie di funzioni
digitali è ora molto più facile
e veloce per ogni produttore
di chip analogici e a segna-
li misti sviluppare progetti in
modo molto più rapido ed ef-
ficiente rispetto solo qualche
anno fa, in particolare per i
costruttori privi di competen-
ze specifiche nel settore.
Integrare le funzioni
di elaborazione
La disponibilità di risorse
avanzate all’interno del flus-
so di progettazione semplifica
ulteriormente l’integrazione di
un processore digitale in un
progetto analogico o a segna-
li misti. L’inclusione di un core
processore Cortex-M0 a 32
bit in un progetto, per esem-
pio, non comporta particolari
problemi. L’implementazione
di un core di questo tipo ri-
chiede solamente 12.000 por-
te logiche, una dimensione
trascurabile rispetto a quella
dei circuiti analogici circo-
stanti – che possono essere
più grandi di un fattore anche
di 10 volte – per cui il costo
aggiuntivo imputabile a una
maggiore dimensione sul die
risulta molto contenuto.
L’aggiunta di un sottosistema
digitale contribuisce a miglio-
rare il collaudo del dispositi-
vo, un vantaggio questo che
finora è stato forse sottovalu-
Sempre più elaborazione digitale nei
progetti analogici e a segnali misti
Nei prossimi anni, il mercato dei semiconduttori
analogici e a segnali misti sarà caratterizzato da
evoluzioni significative
R
ichard
Y
ork
Richard
York,
director
of embedded
processor
products di ARM
continua a pag.16
