Третий и заключительный день осеннего форума IDF 2012 открылся с ключевого доклада Джастина Ратнера (Justin Rattner, генеральный директор Intel по технологиям и руководитель Intel Labs), под заголовком «Связь с будущим: этот мир без проводов».
На сцену Джастин Раттнер вышел в гарнитуре с двигающимися, как у мыши, ушами. Она должна была символизировать преемственность идей, что компьютеры должны научиться чувствовать своих пользователей, прозвучавших в ключевом докладе Дади Перлмуттера. Заодно Джастин напомнил, что ему понравилось, как публика встретила его в прошлом году, когда он вышел в такой же беретке, как у Мули Идена. Затем гарнитура была снята, поскольку, по мнению Джастина, если ты выходишь на сцену и на голове у тебя большие двигающиеся уши, то аудитория только и будет, что следить за ними, а не за речью докладчика.
Компьютеры окружают нас повсюду. Это и персональные компьютеры, и ноутбуки и смартфоны, и планшеты и умные телевизоры. Их распространение продолжается, они проникают повсюду, где требуется что-то обработать, проанализировать, вычислить, сохранить или передать. В будущем, все, что можно назвать компьютером, будет связано с другими компьютерами. Каким образом это будет обеспечено и как скоро? Сотрудники Intel Labs занимаются исследованиями и разработками в разных областях, порой то, чем они занимаются, остается всего лишь еще одним интересным научным проектом, а порой новая разработка берется на вооружение и становится продуктом, доступным на рынке. Сегодня мы поговорим о разработке, которая очень вероятно будет в скором времени доступна всем. Еще в 2002 году на весеннем IDF Пэт Гелсингер высказал довольно смелую по тем временам идею — в будущем в процессоры Intel будет встроен радиомодуль. Прошло десять лет и сегодня это стало реальностью. Окружающий нас мир аналоговый, а компьютеры работают в цифровом мире, где все дискретно. Можно ли сделать полностью цифровое радио?
Посмотрим на схему радиомодуля, сделанного традиционными методами и полностью цифрового:
У цифрового варианта есть несомненное преимущество — с развитием полупроводниковых технологических процессов производства его габариты уменьшаются. Аналоговый вариант радио поддается миниатюризации лишь до определенных пределов. При этом сейчас уже в радиомодулях цифровая часть занимает существенно меньшую площадь, чем аналоговая часть. Чтобы найти решение поставленной задачи вначале решили разработать математическую модель цифрового радио. После того, как математически все было просчитано, приступили к практической реализации.
О том, как все получилось на практике, рассказал Йоргос Паласкас (Yorgos Palaskas), научный руководитель проекта по интеграции радиомодуля.
Реализация математической модели радиомодуля на практике оказалось непростой задачей. Но в итоге она все же была решена.
Ниже приведена блок-схема аналогового радиомодуля:
Согласно разработанной математической модели, цифровой радиомодуль будет иметь схему такого вида:
В случае с радиоприемником нужно было разработать сигма-дельта АЦП и цифровой синтезатор частоты, а для радиопередатчика нужно было создать цифровой усилитель мощности для радиочастот и цифровой фазовый модулятор. Реализация описанных цифровых модулей позволила наглядно показать, что такой подход дает на практике. По сути, перенести закон Мура на область радиомодулей. Например, ниже показано, как изменяется площадь цифрового синтезатора частот при уменьшении технологического процесса производства:
Настоящим достижением является разработка и создание полностью цифрового радиомодуля Wi-Fi, работающего в полосе 40 МГц и произведенного по 32-нанометровому техпроцессу:
Работу в связке двух таких радиомодулей продемонстрировали прямо на сцене. Платы были довольно габаритные, просто ввиду того, что это тестовые прототипы на базе FPGA с кучей разъемов для разных типов антенн:
Сам же цифровой приемопередатчик — это небольшой чип:
Чтобы демонстрация работы цифровых радиомодулей была наглядной, к одному из них подключили ноутбук, на котором воспроизводилось видео. Сигнал по Wi-Fi 802.11g через Wi-Di передавался на другой радиомодуль, в результате чего видео выводилось на внешний дисплей. Чтобы показать, что для передачи действительно используется радиоканал, в один прекрасный момент Раттнер двумя руками закрыл антенну и видео замерло.
Затем продемонстрировали пластину с чипами цифровых радимодулей:
Наличие цифрового радимодуля открывает широкие возможности по его интеграции, например, в однокристальные системы, такие как Intel RosePoint, в которую встроен радиомодуль Wi-Fi:
Теперь перспектива существенно уменьшить число проводов и кабелей становится вполне осязаемой.
Напомним, о том, что ее специалистам удалось интегрировать модуль Wi-Fi в процессор, компания Intel уже сообщала в феврале.
Создание цифровой радиочастотной схемы позволило изготовить оба компонента — CPU и модуль Wi-Fi — с применением одного и того же техпроцесса.
