WiMAX Mini-PCI Modul ermöglicht Endgeräte für unter 100 Dollar

RF Magic und Wavesat präsentieren ein gemeinsam entwickeltes WiMAX-Mini-PCI-Modul. Mit ihm können OEMs und ODMs WiMAX-fähige Kundenendgeräte schnell entwickeln und ihre Bauteilekosten auf unter 100 Dollar begrenzen.

Die 16-bit-Controller machen mit einem Umsatzanteil von fast 30 % einen erklecklichen Anteil am Segment der Mikrocontroller aus, gleich nach ihren 8-bit-, aber noch vor ihren 32- und 64-bit-Geschwistern. Von der Leistungsfähigkeit stoßen sie zum Teil in Regionen einfacher 32-Bitter vor, andere wiederum überlappen mit dem 8-bit-High-End. Im Trend liegen 16-bit-Controller mit Flash-Speicher, umfangreichen Peripheriemodulen, hoher Rechenleistung und niedriger Leistungsaufnahme.

Das WiMAX-Mini-PCI-Modul ist ab sofort in hohen Stückzahlen lieferbar. Es enthält Wavesats Basisband-Chipsatz DM256, Schnittstellen, alle externen Filter und Bauteile sowie die erforderliche Software, außerdem den Multi-Band-Transceiver-Chipsatz »Magic Max« von RF Magic einschließlich mehrerer VCOs, LNAs und Verstärker auf Single-Transmit- (RF2000) und Receive-ICs (RF3000). Der Chipsatz deckt alle Fixed-Service- und lizenzfreien Frequenzbänder zwischen 2,0 und 3,8 GHz für den WiMax-Standard und proprietäre Breitband-Wireless-Access-Modems ab.

Das im kalifornischen El Segundo ansässige Marktforschungsunternehmen iSuppli (www.isuppli.com) bezifferte den weltweiten Gesamtmarkt für 16-bit-Controller in 2002 mit 3,126 Mrd. Dollar. Verglichen mit den Vorjahresumsätzen von 3,140 Mrd. Dollar ist dieses Marktsegment damit vernachlässigbar geschrumpft. Bei einem weltweiten Gesamt-Controllermarkt (4, 8, 16, 32, 64 bit) mit Umsätzen von 11,0 Mrd. Dollar, der gegenüber dem Vorjahr lediglich um 0,7 Prozent nachgegeben hat, hat sich das 16-bit-Segment behauptet, während das 8-bit-Segment massiv eingebüßt hat und die 32-bit-Architekturen um 40 % zulegen konnten. Setzt man auch bei 16-Bittern einen Preisverfall voraus, dann haben die Stückzahlen sicherlich noch zugelegt. Die Tabelle gibt einen Überblick über die Größen der 16-bit-Welt. Auf den ersten sieben Rängen, die immerhin 79,3 % des Marktes ausmachen, blieb die Reihenfolge in 2002 unverändert, auch wenn es leichte Veränderungen bei den Marktanteilen gab. Nur Motorola und Mitsubishi konnten Marktanteile gewinnen, während alle anderen der Siebenergruppe verloren. Einen rasanten Schritt von Platz 12 nach vorne auf Platz 8 machte Matsushita Electric, die damit ihren Marktan-teil mehr als verdoppeln konnten. NEC fiel von Rang 8 auf 10 zurück, während STMicroelectronics ihren neunten Platz verteidigen konnten. Intel (Platz 11) ist aus den Top 10 herausgefallen. Die ersten zehn Plätze repräsentieren immerhin 89,6 Prozent des 16-bit-Marktes, so dass auf alle anderen Unternehmen nur noch gute 10 Prozent entfallen.

Obwohl nicht so viele Spieler in dem 16-bit-Markt mitmischen, ist er von der Marktbedeutung und auch von den technischen Lösungen her nicht zu unterschätzen: große Flash-Speicher, aufwendige Peripherie-Einheiten und reichhaltige Schnittstellenoptionen, gepaart mit einer Rechenleistung, die mit dem High-End der 8-Bitter überlappt und bis zum Low-End des 32-bit-Segments reicht.

Unangefochtener Marktführer Renesas

Mit der Verschmelzung der Halbleiterbereiche von Hitachi (Rang 1) und Mitsubishi Electric (Rang 3) ist Renesas [1] nun mit großem Abstand Marktführer bei den 16-Bittern (rechnerischer Marktanteil 2002: ca. 35 %). Nicht weniger als fünf Familien können die Japaner aufbieten: Von Hitachi kommen die drei Familien H8/300H, H8/300H Tiny und H8S, während Mitsubishi die Baureihen M16C und die 7900-Serie beigesteuert hat. Bei den H8-Controllern markieren die H8S-Derivate das obere Leistungssegment, die H8/300H die Mittelklasse und die H8/300H Tiny das preisgünstige Marktsegment. Allen Derivaten dieser CISC-Architektur liegt der H8/300-Befehlssatz zu Grunde, wobei leistungfähigere Controller zum Teil mit zusätzlichen (mächtigen) Befehlen aufwarten. Der kürzlich auf den Markt gebrachte H8S/2377F (Bild 1) zeigt recht gut den Stand der Technik: Der Baustein arbeitet mit 3,3 V und liefert bei einer Taktfrequenz von 33 MHz eine Rechenleistung von 15 Dhrystone MIPS. Die Stromaufnahme hält sich mit 80 mA in Grenzen. Zusätzlich stehen noch verschiedene Stromsparbetriebsarten zur Verfügung, die bedarfsgerecht Funktionsblöcke abschalten können. Die Peripherie umfasst neun Timer, drei DMA-Control-ler (Direct Memory Access), fünf serielle Ports, einen sechskanaligen 8-bit-A/D-Umsetzer sowie 113 I/Os. Mit 384 Kbyte Flash und 24 Kbyte RAM hat man an Speicherplatz nicht ge-spart. Für den kleinen Geldbeutel gibt es auch Masken-ROM-Versionen mit 256 Kbyte.

Die Familie 7900 aus dem Mitsubishi-Erbe ist eine Weiterentwicklung der 7700-Serie (aufwärtskompatibler Befehlssatz) und zeichnet sich durch einen 16-bit-Parallelprozessor aus, der sich zwischen 16-bit- und 8-bit-Modus umschalten lässt. Besonderes Augenmerk wurde auf einen effizienten Speicherzugriff gelegt, der die Abarbeitung der Befehle auf Trab bringen soll. Die Flash-Derivate bieten Speicherkomplexitäten um die 60 Kbyte und lassen sich mit einer Versorgungsspannung programmieren bzw. löschen. Typische Anwendungen sind Büromaschinen und industrielle Geräte, die die schnelle Verarbeitung großer Datenmengen erfordern. Die zweite Familie aus dem Mitsubishi-Haus heißt M16C (Bild 2). Sie wurde vor allem auf eine hohe C-Programmier-Effizienz, eine schnelle Datenverarbeitung und eine niedrige Leistungsaufnahme getrimmt. Der Befehlssatz umfasst 91 Instruktionen, wobei bei einer Taktfrequenz von maximal 24 MHz ein Befehl in 41,7 ns (Spitzenwert) ausgeführt wird. Zu den Extras zählen Dual-MAC-Einheiten, A/D- und D/A-Umsetzer, mehrere serielle Schnittstellen sowie On-Chip-Flash-Speicher.

In der 16-bit-Gemeinde nach wie vor sehr populär ist die C166-Familie der Nummer 2 im Markt – Infineon [2]. Sechs Unterfamilien hat das Unternehmen mittlerweile auf den Markt gebracht (C161, C163, C164, C165, C166 und C167). Das obere Ende des 16-bit-Leistungssegments wollen die Münchner mit dem neueren C166SV2-Kern adressieren. Dazu wurde die Pipeline von vier auf fünf Stufen ausgedehnt, so dass die Befehlszykluszeit bei der maximalen Taktfrequenz von 40 MHz bei 25 ns liegt. Ein gutes Beispiel für diese Baureihe leistungsfähiger 16-bit-Controller ist der XC161 (Bild 3). Der Baustein kombiniert RISC-, CISC- und DSP-Eigenschaften in einem Chip. Für 16?16-bit-Multiplikationen und für MAC-Befehle reicht ein Taktzyklus aus, 32/16-bit-Divisionen benötigen 21 Zyklen. Der Adressraum ist mit 16 Mbyte (12 Mbyte extern) reichlich bemessen. Als Gedächtnis fungiert ein komplexes Speichersubsystem mit 128 Kbyte Flash-Speicher für Programme, 4 Kbyte SRAM für Daten (DSRAM), 2 Kbyte gemischtem Programm-/Daten-RAM (PSRAM) sowie 2 Kbyte Dual-Port-RAM (DPRAM). Auf der Peripherieseite hat man u.a. einen 12-Kanal-A/D-Umsetzer mit wahlweise 8 oder 10 bit Auflösung, zwei 16-bit-Capture/Compare-Einheiten (32 I/O-Pins), fünf Timer, zwei schnelle synchrone serielle Schnittstellen, zwei USARTs, zwei CAN-Schnittstellen sowie ein Serial Data Link Module (für J1850 geeignet) und ein I2C-Interface eingebaut. Weitere Eigenschaften wie eine eigene Takterzeugung mit Vorteiler, bis zu 99 Mehrzweck I/O-Pins, JTAG-Schnittstelle und ein On-Chip-Bootstrap-Loader runden die Funktionsvielfalt ab. Als Gehäuse kommt ein 144-Pin-TQFP zum Einsatz.