IDF: Funkmodul für WLAN und WiMax auf einem Chip

Erste Integration aller Komponenten inklusive Verstärker

Vor dem eigentlichen IDF gibt Intel am "Day 0", bisweilen auch "R&D Day" genannt, einen kleinen Einblick in seine Forschungsabteilungen. Dabei geht es nicht um konkrete Produkte, sondern um Grundlagenarbeit für Technologien, die Intel-Chips noch kleiner, schneller und universeller machen sollen. Eine solche ist das "Integrated Multi-Radio", bei dem bis auf die Antennen alle Teile einer Lösung für Datenfunk auf einem Chip vereint sind - und ein erstes solches Modul stellte Intel nun vor.

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Bereits 2001 hatte Intel-Vize Pat Gelsinger, damals noch CTO des Unternehmens, auf dem IDF den Traum vom "Radio Free Intel" vorgestellt: Ein universelles Funkmodul, das analoge wie digitale Signalverarbeitung für eine Vielzahl von Frequenzen und Übertragungsverfahren vereint. In mobilen Geräten wird es nämlich zunehmend schwieriger, beispielsweise WLAN, UMTS, Bluetooth, DVB-T und demnächst WiMax gemeinsam zu integrieren. Geht das in Notebooks noch mit hohem Stromverbrauch für die einzelnen Bausteine und mit bis zu einem Dutzend Antennen, so sind diese Funkstandards gemeinsam in einem Handheld-Gerät nahezu unmöglich.

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Inzwischen nennt Intel den Lösungsansatz dafür etwas nüchterner "Integrated Multi-Radio", womit aber nicht etwa ein UKW-Radio, sondern schlicht "Funk" gemeint ist. Als Ziel ist die Integration in die CPU geplant, was Intel mit dem neuen Begriff "Platform-on-a-Chip" (PoC) beschreibt, bisher spricht die Halbleiterbranche noch vom "System-on-a-Chip". Damit sind meist CPU, RAM, I/O, Grafik und deren Verbindungen auf einem Chip gemeint.

Im ersten Schritt zum PoC sollen die bisherigen drei Teile eines Funkmoduls zusammengefasst werden. Die Chips für die analoge Verarbeitung inklusive Leistungsverstärker (PA), den Analog/Digital-Wandler (ADC) und den digitalen Synthesizer für die Frequenzen hat Intel bereits in einen Baustein integriert. Diese drei Bausteine sind auf den meisten Funkmodulen, unter anderem Intels aktuellem "Kedron", als Teil der Centrino-Plattform "Santa Rosa" auf den Platinen deutlich einzeln auszumachen.

Dabei handelt es sich nicht um eine triviale Zusammenlegung von Funktionsteilen, vor allem die analogen Teile der Schaltung lassen sich nur schwer integrieren. Intel hat sich dafür unter anderem einen kleinen Spektral-Analysator im ADC ausgedacht, der digital arbeitet und dabei die analogen Teile überflüssig macht. Der Analysator kann Frequenzbereiche und Pegel eingrenzen, auf denen er arbeitet. Dazu kommt noch ein digitaler Verstärker, wie er beispielsweise bei Audioschaltungen schon zum Einsatz kommt, um die bisherigen Analogverstärker vor den Antennen zu ersetzen.

Intels Leiter des Funkforschungslabors, Krishnamurthy Soumyanath, stellte einen entsprechenden Chip am Vortag des IDF bereits vor. Der noch namenlose Baustein ist in 90 Nanometern Strukturbreite gefertigt und verarbeitet WLAN nach 802.11/a/g/n, die Leistungsverstärker und der Synthesizer sitzen direkt auf dem Die. Der Chip funkt sowohl in den Frequenzbändern um 2,4 und 5 GHz - Beleg für die Konfigurierbarkeit der Schaltung. Auf dem Bild des Dies sind die per Halbleiterfertigung gebauten Spulen des Verstärkers deutlich zu sehen. Gut möglich, dass dieser Chip Teil der nächsten Centrino-Plattform für das Jahr 2009 wird - bestätigen wollte das Intel aber in Schanghai noch nicht.

Neben dieser vollen Integration zeigte Soumyanath noch einen Frequenz-Synthesizer in CMOS-Bauweise für Millimeter-Wellen um 60 GHz, wie sie bisher vor allem IBM und MediaTek propagierten. Bisher gab es aber noch keinen Syntheszier, der sich komplett mit Halbleiterverfahren herstellen ließ. Krishnamurthy Soumyanath zeigte auch kurz einen digitalen Verstärker in 65 Nanometern Strukturbreite, der UMTS, WLAN und WiMax beherrschen soll - der erste Schritt, solche Bausteine auch mit anderen zusammenzufassen.

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