Neue Rechnerstrukturen für die Kommunikation

Innovationen kommen nicht von ungefähr. Ohne die Chance zur kommerziellen Verwertung wird eine Idee höchst selten in ein Produkt umgesetzt. In der Kommunikationstechnik ist es der 10-Gbit/s-Ethernet-Standard, der hohe Anforderungen stellt und an dem derzeit neue Technologien und Konzepte erprobt und umgesetzt werden.

Die Anforderungen des 10-Gbit/s-Ethernet bringen den Umschwung

Innovationen kommen nicht von ungefähr. Ohne die Chance zur kommerziellen Verwertung wird eine Idee höchst selten in ein Produkt umgesetzt. In der Kommunikationstechnik ist es der 10-Gbit/s-Ethernet-Standard, der hohe Anforderungen stellt und an dem derzeit neue Technologien und Konzepte erprobt und umgesetzt werden.

Ein für die Fahrzeugelektronik geeigneter, programmierbarer Low-Side-MOSFET-Vortreiber mit sechs Kanälen steuert und schützt N-Kanal-Logic-Level-MOSFETs. Der NCV7513 wird über eine Schnittstelle direkt mit einem Mikrocontroller verbunden.

Selbst für den Fachmann ist es überraschend: Die aus dem Ethernet- und Internet-Umfeld kommenden Anforderungen an die Rechenleistung der Systeme haben in der letzten Zeit zu neuen Konzepten bei der Architektur der Kommuikations-Prozessoren geführt. War vor wenigen Jahren die „Deep Packet Inspection“, also die Klassifizierung von eingehenden Datenpaketen nach ihren Inhalten mit „Wirespeed“ ein Wunschtraum der Hersteller von Geräten für die Ebenen 2 und 3 (Routing und Switching), führen neue Anwendungen wie „Virtualisierung“ und die Forderung nach „Skalierbarkeit der Systeme“ zu einem Innovationsschub. Dafür werden neue Rechnerstrukturen aufgesetzt, die von den üblichen „System on Chip“-Strukturen mit Anbindung der Schnittstellen-Module über einen oder mehrere „On-chip“-Busse ganz erheblich abweichen. Die geforderten Rechenleistungen sind von einer ganz anderen Natur, weil die Abarbeitung der Protokolle der Sprach- und Datenkommunikation weitgehend festliegen; die für die „ereignisgesteuerte“ Programmierung erforderlichen tiefen Cache-Speicher und Vorhersage-Algorithmen sind hier mehr oder weniger entbehrlich.

Bei dem NCV7513 handelt es sich um einen voll programmierbaren Low-Side-MOSFET-Vortreiber mit sechs Kanälen, der speziell für Applikationen der Automobilelektronik geeignet ist. Er ist ein Teil der Produktserie „FlexMOS“, die speziell zur Steuerung und zum Schutz von N-Kanal-Logic-Level-MOSFETs vorgesehen ist. Zu dieser Produktserie gehört auch die neue MOSFET-Familie „SmartDiscretes“ von ON Semiconductor. Geliefert wird der NCV7513 in einem 32-Lead-LQFP-Gehäuse. Er gestattet dem Entwickler, die MOSFETs in genau der Größe zu wählen, die exakt den gegebenen technischen Anforderungen entspricht. Der NCV7513 wird über seine Schnittstelle direkt mit einem Mikrocontroller verbunden, der dann die Steuerung der Ausgänge übernimmt. Der NCV7512 ist in der Ausführung des NCV7513 als Quad-Version erhältlich. Dieser Baustein wartet mit genau den gleichen Leistungsmerkmalen wie die Hex-Version auf, bietet jedoch nur vier Kanäle.

Vielmehr kommt es darauf an, dass in einer Systemfamilie die Leistung bei Addition einer weiteren Einheit linear zunimmt und nicht infolge eines erhöhten internen Verwaltungsaufwands oder des vermehrten Auftretens so genannter „Stuck States“ nur noch unwesentlich ansteigt. Diese „Skalierbarkeit“ ist eine der wesentlichen Voraussetzungen für den Übergang vom 1-Gbit/s- auf das 10-Gbit/s-Ethernet. Da bei der Übertragung in den beiden Verfahren von den Standardisierungskomitees darauf geachtet wurde, dass die Rahmenstruktur erhalten bleibt und eine „Aggregation“, also die Zusammenführung von mehreren Datenleitungen zu der höheren „Geschwindigkeit“ ohne große Umstände möglich ist, besteht der natürliche Wunsch, diese vorteilhafte Idee auch für die Systementwicklung aufzugreifen. Eine Struktur, die 1-Gbit/s-Ethernet-Daten verarbeiten kann, sollte im Idealfall die nach dem 10-Gbit/s-Standard geforderte Systemleistung etwa durch Hinzufügung weiterer Systeme oder durch eine einfache Steigerung der Taktfrequenz erreichen.

Funktion des NCV7513

Der Versorgungs-Pin U_CC1 ist der Low-Power-Strompfad (Bild 1); er dient der Spannungsversorgung der internen Logik und der anderen Signalverarbeitungsblöcke. Der Versorgungs-Pin U_CC2 liefert die Betriebsleistung für die Gate-Ansteuerung, während U_DD die Spannung für den SO-Pin liefert. U_SS ist der High-Power-Ground-Pfad für U_CC2, U_DD und die Drain-Klemmschaltungen (DRN Clamp). Bild 1 zeigt eine typische Schaltung, in welcher der NCV7513 eine zentrale Rolle spielt.

1. Neue Rechnerstrukturen für die Kommunikation
2. Am Anfang steht der PHY
3. Autor
4. Neue Rechnerstrukturen für die Kommunikation
5. Neue Rechnerstrukturen für die Kommunikation