Le tecnologie chiave per rendere i telefoni cellulari sempre più simili ai Pc

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I telefoni cellulari stanno rapidamente evolvendo da semplici dispositivi per la trasmissione di segnali vocali a complessi terminali in grado di supportare una vasta gamma di applicazioni e di servizi, quali cattura delle immagini, e-mail wireless e accesso a Internet, riproduzioni audio e video, funzionalità Java, videogiochi e una sempre crescente capacità di memorizzare dati e applicativi. A questo scopo essi devono garantire, oltre a un costo contenuto, eccellenti prestazioni, (non solo in termini di qualità della conversazione e di durata in stand-by) e un’elevata affidabilità in un footprint compatto. Le soluzioni Intel per il mercato wireless sono basate sull’architettura aperta PCA (Personal Internet Client Architecture), che consente di combinare funzioni di calcolo nei terminali di comunicazione, organizzate in più “periferiche” indipendenti, analogamente a quanto avviene in un PC. Si avvale di tecnologie chiave quali la microarchitettura XScale per i processori, che ha fatto il suo ingresso sul mercato circa 2 anni fa e che è stata recentemente arricchita dal set di istruzioni MMX; l’approccio MSA (Micro Signal Archi-tecture) per l’elaborazione dei segnali; la famiglia di memorie wireless multilivello StrataFlash. È supportata dai principali produttori di sistemi operativi (quali Palm, Microsoft, Linux, Symbian e Java), che hanno ottimizzato i software per i processori XScale, sfruttando il know-how acquisito nello sviluppo di PC e Internet Appliance. L’architettura PCA intende indirizzare le principali spinte del mercato nel campo della telefonia wireless, sintetizzabili con la sigla 2M/2m: MIPS e Megabit in relazione a milliwatt e millimetri cubici. Ovvero, occorre soddisfare i requisiti in termini di potenza di calcolo (MIPS) e di densità di memoria (Megabit) delle applicazioni di nuova generazione, e allo stesso tempo minimizzare la dissipazione, per assicurare una maggiore durata delle batterie, e ridurre il footprint dei dispositivi, al fine di poter integrare sempre più funzioni nello stesso platform. Intel ha annunciato lo scorso ottobre due nuovi “building block” dell’architettura PCA: la prima famiglia di memorie wireless StrataFlash da 1,8V realizzate in tecnologia 0,13mm e nuovi membri della famiglia PXA26x di processori in architettura XScale, che combinano microprocessori XScale memorie flash multilivello nell’innovativo package Multi-Chip.

StrataFlash di quarta generazione

La quarta generazione di memorie StrataFlash, distribuita in campioni a partire dal terzo trimestre di quest’anno, garantisce bassi livelli di dissipazione, elevate prestazioni combinate all’architettura multilivello. Si tratta della prima famiglia di memorie flash multilivello sul mercato in grado di operare a 1,8V (e quindi ottimizzata per applicazioni wireless) e realizzata in tecnologia 0,13mm, la stessa che viene adottata per implementare i microprocessori di punta. Questo comporta notevoli vantaggi in termini di investimenti, consentendo di sfruttare per le memorie flash gli stessi impianti e lo stesso know-how sviluppati per la realizzazione dei microprocessori. Il risparmio, in termini di occupazione di area, rispetto a un prodotto realizzato in tecnologia 0,13mm è di oltre un fattore quattro. Le memorie sono disponibili in tagli da 64Mbit a 250Mbit, e possono essere organizzate in stack di un massimo di quattro dispositivi, consentendo di ottenere densità fino a 1Gbit in un unico package. Le modalità di lettura burst e page, che supportano una velocità massima del bus di 54MHz e la flessibile partizione che consente di eseguire programmi e di scrivere o cancellare dati simultaneamente, ne ottimizzano le prestazioni in sistemi wireless. La riduzione della tensione di alimentazione fino a 1,8V in una memoria multilivello, che integra due bit per cella, senza sacrificare l’affidabilità e le prestazioni, è stato un processo particolarmente critico. I livelli 0 e 1 implementati all’interno di una cella sono infatti espressi come intervalli di tensione e per immagazzinare due bit per cella ne occorrono quattro.

Verso l’Internet-on-a-chip

Un’altra serie di prodotti annunciati e già disponibili in campioni (la produzione in volume è prevista per i primi mesi del 2003), è costituita dagli integrati siglati PXA261 e PXA262, che combinano un microprocessore XScale e una memoria flash in un unico package, attraverso l’innovativa tecnologia “system-in-a-package”. Viene così ridotto il numero di componenti all’interno di un telefono cellulare. Il dispositivo PXA261, operante a 200MHz, sovrappone una memoria Flash da 128Mbit a un microprocessore, garantendo un risparmio di circa il 60% nell’occupazione di spazio. PXA262 invece combina un processore da 200MHz o da 300MHz e due integrati StrataFlash da 128Mbit, consentendo una riduzione di area del 65% rispetto ad analoghi prodotti standalone. La tecnologia system-in-a-package non costituisce tuttavia la soluzione definitiva di Intel per le applicazioni wireless: la “tappa” successiva è ambiziosamente costituita dall’Internet-on-a-chip, ovvero da un unico integrato che combina blocchi logici (quali DSP, architetture 3G, MSA e XScale), analogici e memorie in un unico chip. Anticipato lo scorso giugno nel corso della manifestazione Computex tenutasi a Taipei, e noto con il nome commerciale “Manitoba”, il nuovo integrato, in fase di fabbricazione in tecnologia 0,13mm, garantirà elevate prestazioni e un risparmio senza precedenti nell’occupazione di spazio, nei consumi e nel time-to-market. La tecnologia a 90nm, in fase di sviluppo, consentirà di implementare molte più funzioni e di raggiungere il cosiddetto “inflection point”, ovvero il livello di integrazione necessario per combinare funzionalità ottiche, digitali e analogiche in un unico integrato, che potrà essere realizzato in tecnologia ibrida CMOS-SiGe.

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