Was Kommunikations-Prozessoren für die 4. Generation Mobilfunk können müssen
LTE auf einem Chip
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Smartphones als treibende Faktoren
Alles ist möglich: Die Entwickler von Mobilfunkgeräten kennen im Moment keine Grenzen nach oben, mehr als 100 verschiedene Smartphones wurden im ersten Halbjahr 2010 in den Märkten eingeführt. Die Innovationsgeschwindigkeit der Terminal-Hersteller verlangt geradezu nach Chips dieser Größenordnung. Die Chiphersteller müssen der Nachfrage gerecht werden, damit auch im Jahr 2012 geschätzte 50 Mrd. Apps heruntergeladen (7 Mrd. im Jahr 2009), installiert und zum Leben erweckt werden können.
Die Mobilfunkchips der heutigen Generation müssen nicht nur schnell arbeiten und eine hohe Rechenleistung anbieten, sie sollten auch hochintegriert sein und Funktionen wie GPS, Speicherbereiche, Multimedia-Funktionen sowie einen leistungsstarken Grafikprozessor möglichst auf einem Baustein vereinen (Bild 2).
Qualcomm treibt die Entwicklung von hochwertigen Chips für Smart-phones aller Preisklassen weiter voran und hat bereits im Jahr 2010 den Snapdragon MSM 8x55 vorgestellt, der weltweit erste Baustein als Single Core mit 1,4 GHz Taktfrequenz. Mit auf diesem Chip haben die Smartphone-Entwickler eine Adreno-205-GPU, Unterstützung für 1024×768/ 720p/Dolby 5.1 sowie Stereoscopic 3D Cap & Playback zur Verfügung.
Im Jahr 2011 wurde die Familie des Snapdragon um den MSM8x60 erweitert, der weltweit erste Baustein mit Asychronous-2-Kern-Prozessoren, die jeweils mit bis zu 1,5 GHz getaktet werden können. Auf diesem Chip können die Anwender eine Adreno-220-GPU, 1440×900/1.080p HD/Dolby 5.1 und Stereoscopic 3D Cap & Playback nutzen. Dieser Chip mit seinem 2-Kern-Prozessor wurde mehrfach ausgezeichnet, nicht zuletzt wegen der signifikant verminderten Stromaufnahme und der dadurch höheren Batterielaufzeit.
Was die nächste Chip-Generation alles kann
Die nächste Bausteingeneration ist bereits in Arbeit und wird mit Single-/Dual-/Quad-Kernen bei 2,5 GHz Taktfrequenz angeboten. Die Grafikunterstützung erfolgt durch eine Adreno-Dual- oder Quad-GPU, womit u.a. ein Display mit 1.080 Pixeln Auflösung zu betreiben ist. Die Funktionen „Stereoscopic 3D Aufnahme/Playback“ sowie „7.1 Dolby Surround-Sound“ erlauben ein neues Klangerlebnis, und eine 20-MPixel-Kamera macht hochwertige Fotos. Selbstverständlich unterstützt dieser Baustein alle 2G- und 3G-Mobilfunk-Standards und ist auch für LTE-Multimode gerüstet. Alle anderen Schnittstellen wie WLAN, GPS sowie Bluetooth und ein FM-Radio sind Teil des Gesamtkonzepts. Mit diesem Chip konnte bereits heute in Laborversuchen eine um fast 50 Prozent reduzierte Leistungsaufnahme gemessen werden, nicht zuletzt wegen des optimierten Design-Konzepts und der neuesten 28-nm-Fertigungstechnologie.
Die Vorteile einer hohen Integrationsdichte liegen auf der Hand (Bild 3): Weniger Fläche auf den Leiterplatten sorgt für deutliche Platz-Ersparnis sowie geringere Bauelementekosten von rund 20 Prozent für den gesamten Chipsatz. Hinzu kommt eine um bis zu 35 Prozent reduzierte Leistungsaufnahme. Die Gesamtkosten für ein Endgerät lassen sich um bis zu 6 US-Dollar pro Gerät senken. Und schließlich profitieren Hard- und Software-Entwickler von der umfassenden Erfahrung der Chipdesigner und Supportingenieure von Qualcomm, die an über 745 Entwicklungen von mobilen Endgeräten, basierend auf Snapdragon, mitgewirkt haben.
Innovationsmotor „Chipdesign“ läuft unvermindert
LTE-Advanced wird nicht das Ende der Entwicklung von mobilen Technologien bedeuten. Die Mobilfunknutzer treiben indirekt die Mobilfunkindustrie weiter an, da der steigende Bedarf nach höheren Datenraten und das Bedürfnis, stets verbunden zu sein und immer zu wissen, wo gerade der nächste Bekannte in einem günstigen Restaurant zu finden ist, eine Weiterentwicklung geradezu fordern. Der Innovationsmotor „Chipdesign“ wird weiter brummen, denn neue Mikroelektronik-Technologien müssen bereitgestellt werden.
Schon vor 15 Jahren waren sich die Skeptiker einig, dass in Kürze das Ende der weiteren Miniaturisierung eingeläutet sein wird. Damals wurden Bausteine mit einer Strukturbreite von 250 nm gefertigt. Heute arbeiten die Entwickler bereits an Fertigungstechnologien für Geometrien kleiner als 28 nm und ein Ende ist noch nicht in Sicht. Die Forscher stellen sich den Herausforderungen und arbeiten stets an neuen Design-Methoden, innovativen Laserbearbeitungs-Verfahren, chemischen Prozessen und immer kleineren Gehäusen für die Chips. Vielleicht werden wir eines Tages die Mobilfunk-Elemente, also ganze Module, nicht mehr wahrnehmen, da sie bereits in Lampen, Toastern und anderen elektronischen Geräten des täglichen Bedarfs integriert sind.
Qualcomm übrigens wird weiterhin über 20 Prozent seines Umsatzes in Forschung und Entwicklung investieren und sich somit daran beteiligen, Lösungen zu entwickeln, die den neuesten Trends und Anforderungen gerecht werden, damit letztendlich dem Anwender benutzerfreundliche Mobilfunksysteme zur Verfügung stehen
Der Autor
| Thomas Nindl |
|---|
| ist seit Juli 2006 bei Qualcomm CDMA Technologies im Bereich „Global Business Development“ tätig. Er verantwortet die Geschäftsentwicklung in Zentraleuropa mit Schwerpunkt Mobilfunknetzbetreiber. Zudem ist er Ansprechpartner und Bindeglied für die einzelnen Geschäftsbereiche bei Qualcomm und der Telekommunikationsindustrie sowie ständiges Mitglied und Vorsitzender des Arbeitskreises Mobilkommunikation beim Branchenverband BITKOM. |
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