Die atomaren Handys

Intels Atom-Prozessor Z6XX für Smartphones und Tablets

Der Atom-Prozessor hat sich für Intel zu einer Erfolgsstory nicht nur im Netbook-Segement entwickelt, sondern auch im Embedded-Markt. Nur der Handy-Markt blieb Atom wegen einer hierfür inakzeptabel hohen Leistungsaufnahme verschlossen – das soll sich mit einer neuen Low-Power-Plattform ändern, für die sogar die alte Freundschaft mit Microsoft geopfert wird: Windows muß draußen bleiben.

In Smartphones kommen heute SoCs von Qualcomm, Texas Instruments oder Samsung zum Einsatz , die eins gemeinsam haben: Sie basieren auf einem Cortex-A8 oder -A9-Core von ARM, einem Spezialisten für Low-Power-Prozessoren, die im Handymarkt einen Marktanteil von fast 95 Prozent besetzt. Das ist mehr, als Intel bei den PC- und Server-Prozessoren innehat.

Über die Leistungsaufnahme ihrer OMAP oder Snapdragon genannten Chips schweigen sich die ARM-Lizenznehmer aus – inklusive Core, Speichercontroller,  Audio-, Grafik- und Videounterstützung  dürften es aber im aktiven Modus weniger als 800 mW sein. Es ist daher kein Wunder, daß Intels erste Atom-Plattform mit dem Codenamen Menlow keine Chance hatte: Sie war wie beim klassischen PC aufgebaut mit einer Atom-CPU auf einem Chip und einer kombinierten North- und Southbridge in einem Poulsbo genannten Platform-Controller-Hub (PCH), der in einem für Prozessor-Verhältnisse vorsinflutlichen 130-nm-Prozess gefertigt wird und alleine 2 W aufnimmt. Wenn man die 2 W TDP des Atoms dazuzählt, landet man bei 4 W. Menlow ist daher für Handys genausgut geeignet wie ein Wiener Schnitzel für einen Vegetarier.

Die neue Moorestown genannte Plattform sieht ganz anders aus: Wesentliche Teile von Poulsbo (Speichercontroller, Grafik, Video, Bus-Schnittstelle) wanderten mit dem Atom-Core in ein Lincroft genanntes 45-nm-SoC mit 140 Mio. Transistoren, lediglich die I/O-Funktionalität wie SSD-Controller (bis 64 Gbyte), USB 2.0, HDMI, eine Krypto-Einheit und ein Bildprozessor für eine 5-MPixel-Kamera wanderten in einen separaten 65-nm-Chip namens Langwell. IDE- und SATA-Schnittstelle wurden geopfert, ebenso die Unterstützung für ein BIOS, so dass Windows mit der Z6XX-Serie nicht laufen kann - Intel selbst nennt als Zielbetriebssysteme Android und MeeGo, letzte ist ja die hauseigene Linux-Variante, die in Kooperation mit Nokia entwickelt wird.

Die Innovationen von Moorestown

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Als dritten Chip gibt es noch einen Briertown genannten Mixed-Signal-IC (MSIC), der Funktionen wie Akku-Laden, Spannungsversorgung und die Auswertung aller Signale von Sensoren, Knöpfen und Schalter übernimmt. Intel hat den MSIC entworfen, den Vertrieb und die Kundenanpassungen übernehmen Zulieferer wie Renesas, Maxim oder Freescale. Für die Funkschnittstellen UTMS, Bluetooth und WLAN sieht Intel nur Chips von Drittfirmen wie Marvell oder Ericcson vor.

Was den Flächenbedarf angeht, sieht der Vergleich zu Menlow wie folgt aus: 30 Prozent weniger Silizum, 40 Prozent kleinere Packages und 50 Prozent Platzersparnis auf dem Motherboard.

Atom mit 1,5 oder 1,9 GHz – 50 mal weniger Leistungsaufnahme

Zunächst wird es Varianten mit 1,5 GHz für Handys (für Low-Power-Speicher LPDDR1-400) und mit 1,9 GHz (für DDR2-800-Speicher) für Tablets geben. Diese Taktfrequenzen sind nicht die Nominalwerte, sondern analog zu Turbo-Boost bei Intels Core-i-Prozessoren die jeweils maximal mögliche Frequenz.

Die Handy-Variante von Moorestown erreicht dank geschrumpfter Herstellungsprozesse, Integration auf einem Die und weiterer Energiesparmaßnahmen (dazu später mehr) gegenüber Menlow folgende Verbesserungen: 50 mal weniger Energieverbrauch im Idle-Modus, 20 mal weniger beim Abspielen von Musik, 2 - 3 mal weniger bei Internetanwendungen. Bei einem 1500-mAh-Akku kommt man damit auf eine Standby-Zeit von 10 Tagen, kann rund 2 Tage nonstop Musik hören oder 4-5 Stunden im Internet surfen.

Im Standby-Modus sollen Lincroft und Langwell 3 mW konsumieren (Lincroft selbst nur 0,1 mW), im aktiven Modus 300 - 500 mW (1,5-GHz-Variante) bzw. 450 – 650 mW (1,9-GHz-Variante).  Das ist ein echter Quantensprung und bringt Atom seitens der Leistungsaufnahme in die Bereiche von ARM- und MIPS-basierenden SoCs.

1. Teil: Intels Atom-Prozessor Z6XX für Smartphones und Tablets
2. Teil: Konkurrenzlose Grafik- und Videounterstützung
3. Teil: Mehr Rechenleistung durch Burst-Modus und neue Energiesparmodi
4. Teil: Langwell und Briertown – der Platform Controller Hub und der Mixed-Signal-IC

Weiterführende Links:

• Übernahme-Gerüchte: Intel soll an Infineons Wireless-Sparte interessiert sein
• Smartphones für 100 Dollar?: MediaTek soll Billig-3G-Chip für Android entwickelt haben
• Computex: Neue Intel Atom- und Core-Prozessoren
• Der Stachel sticht: Die Dual-Core-Scorpion-CPU von Qualcomm