Mikrocontroller und Taktgeneratoren Präzise Taktgeber – in Chips integriert

Mikroprozessor mit Quarz auf Leiterplatte montiert
Mikroprozessor mit Quarz auf Leiterplatte montiert

IoT-Mikrocontroller müssen zur Datenverarbeitung auch Kommunikationsaufgaben zuverlässig erledigen können. Sie sind dazu auf ein präzises Taktsignal angewiesen. Dank einer neuen Integrationstechnik können präzise Taktoszillatoren – das jetzt direkt im Chip generiert werden kann.

Die wichtigste Einzel-Innovation im geschäftlichen und kommerziellen Bereich ist die Fähigkeit zum Übertragen und Analysieren massiver Datenmengen als Grundlage für das Fällen fundierter Entscheidungen. Die Funk-Vernetzung steht im Zentrum dieser Datenmigration, und die Fähigkeit zum Überbrücken der „letzten Meile” mithilfe vernetzter IoT-Geräte (Internet of Things) ist ein entscheidender Bestandteil des Datenzyklus. Zurzeit sind Schaltungen, die dies mit diskreten Takt- und Quarzbausteinen implementieren, unter Umständen teuer, zeitaufwändig und kompliziert zu entwickeln und nicht selten empfindlich gegenüber Störeinflüssen aus der Umgebung.

Wie wäre es, wenn Entwickler stattdessen einfachere und kleinere Baugruppen realisieren könnten, die zudem auch noch leistungsfähiger und kostengünstiger sind? Genau dies ist mit der BAW-Technik (Bulk Acoustic Wave) möglich. Sie gibt uns die Möglichkeit, ganz anders an die Konzeption eines Systems heranzugehen als heute und ebnet den Weg zur nächsten Generation von Industrie- und Telekommunikations-Anwendungen.

Auf der Embedded World 2019 geht Texas Instruments mit neuen, analogen und eingebetteten BAW-Bausteinen an den Start – darunter der branchenweit erste, ohne Quarz auskommende Wireless-Mikrocontroller. Das Unternehmen demonstriert außerdem, wie sich diese Bauelemente von Entwicklern nutzen lassen, die an Schaltungen für Datenübertragung, die Gebäude- und Fabrikautomation und die Netzinfrastruktur arbeiten.

Dank der Integration vereinfachter Schaltungen in einem einzigen Chip gibt die BAW-Technik Entwicklern die Chance, den Platzbedarf und die Entwicklungskosten ihrer Schaltungen zu verringern – gepaart mit mehr Optionen und Flexibilität in einem breiteren Spektrum von Anwendungen und Umgebungen.

Abgesehen von diesen Pluspunkten, enthalten die neuen Ultra-Low-Power-Bausteine von Texas Instruments mit BAW-Technik auch integrierte Referenztakt-Resonatoren, um höchste Frequenzen mit  geringem Platzbedarf zu verbinden: 400 Gbit/s in einem 7 mm × 7 mm großen QFN-Gehäuse (Quad Flat No-lead). Der höhere Integrationsgrad verbessert die Leistungsfähigkeit und steigert gleichzeitig die Beständigkeit gegen mechanische Belastungen wie etwa Vibrationen oder Stöße. Als Resultat der mit der BAW-Technik von Texas Instruments möglichen, stabilen Datenübertragung ist eine exaktere Datensynchronisation über leitungsgebundene oder Funk-Signale ebenso möglich wie eine kontinuierliche Übertragung, sodass die Daten im Interesse größtmöglicher Effizienz schneller und nahtlos verarbeitet werden können.

Mit Blick auf die Zukunft ist zu erwarten, dass sich die IoT-Landschaft stetig weiterentwickeln wird. Damit einhergehend, dürfte sich auch die Technik rasch wandeln und weitere Fortschritte verzeichnen. Diese Evolution wiederum wird branchenübergreifend und weltweit zu einer wachsenden Nachfrage nach Spitzen-Innovationen führen.

Die Fähigkeit, sich auf die Wünsche der Kunden einzustellen, sich an Branchentrends anzupassen und sich rasch die jeweils passenden neuen Techniken zunutze zu machen, wird für das Überleben und das langfristige Bestehen von Unternehmen einen höheren Stellenwert haben als je zuvor. Angesichts all dieser Aspekte und des Durchbruchs der BAW-Technik von Texas Instruments stehen Entwickler vor einer entscheidenden Frage, bei der Millionen von Dollar auf dem Spiel stehen: Sind sie bei dieser Entwicklung dabei oder nicht?

 

Der Autor

Ray Upton, B. Sc.

ist Vice President und General Manager des Bereichs Connected Microcontroller bei Texas Instruments. In dieser Funktion leitet er die Entwicklung der Low-Power-Mikrocontroller für leitungsgebundene und Funk-Kommunikation. Upton kam 1995 als Technical Sales Associate zu Texas Instruments. Er hatte zahlreiche Vertriebs- und Leitungspositionen inne, darunter die Leitung des Americas Sales and Applications Teams, die Leitung des Standard Linear and Logic Geschäfts und leitete auch den Start der Catalog Automotive Produktlinie.

Während seiner gesamten Karriere hatte Ray eine Leidenschaft für das Mentoring und konzentriert sich stark auf Leistung und die Karriereentwicklung innerhalb seines Unternehmens. Seit 2012 ist er Executive Sponsor der Hispanic and Latin Diversity Group (Unidos) von TI und er engagiert sich auch für seine Alma Mater, von der er 2017 den Distinguished Alumni Award erhielt.

Upton stammt aus Baltimore, Maryland, USA, und erwarb einen Bachelor of Science in Elektrotechnik von der University of Maryland, College Park, USA.