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Diverses

Pentium®-basiertes Multi-Chip-Modul, gleiche Funktionalität... aber 4x kleiner

«EUROPRACTICE MCM»

EU-Kommission, 4. Forschungsrahmenprogramm (FP4)

Der sich rasch verändernde Markt für eingebettete und tragbare Computer resultiert aus der stetig wachsenden Nachfrage nach verbesserter Zuverlässigkeit und zunehmender Verarbeitungsleistung in immer kleineren Formfaktoren.
 Ein Pentium®-basiertes Multi-Chip-Modul (MCM) wurde während des 4. europäischen Forschungsprojekts «EUROPRACTICE MCM» entworfen und hergestellt. Die wichtigste wissenschaftliche und technische Herausforderung des Projektes war, einen Technologie-Demonstrator zu entwickeln, um das Potenzial der High Density Packaging (HDP) Technologien zu zeigen.

Vorteile der MCM-basierten Lösungen
  • Vereinfachung des Systemdesigns
  • Verringerung des Stromverbrauches und des Überschwingens dank interner Verdrahtung aller High-Speed-Host-Bus-Signale
  • hohe Frequenzen und kritische Signale bleiben im MCM
  • einfache Standardschnittstellen (PCI, DRAM)
  • Reduzierung der Anzahl der Signallagen auf der Hauptplatine
  • weniger aggressive Board-Design-Regeln
  • Verkleinerung der Fläche auf der Hauptplatine
  • deutliche Verkleinerung (ein Viertel der Originalgrösse)
  • Reduzierung des Gesamtgewichts
  • leicht aktualisierbar (neue Prozessoren / Chipsätze)
  • Verkürzung der Markteinführung (keine Änderungen der Hauptplatine erforderlich)

  • verbesserte EMV und thermische Performance
  • Endanwender benötigt kein Pentium® Wissen
Resultate

Das Pentium® MCM wurde am thermisch optimierten Kunststoff-Stud-Grid-Array (PSGA) montiert, eine Verpackungstechnik mit Kunststoffbolzen auf dem Körper der Verpackung anstelle von grossen Lötkugeln, was eine zuverlässige und kostengünstige Verpackung hoher Pin-Count-Geräte bietet. Ein vorhandener Pentium® Modul-Chipsatz mit Level 2-Cache (9 Chips und SMD-Bauteile), DRAM-Interface und PCI-Host-Brücke wurde mit Dünnschicht auf Silizium in einem PSGA Gehäuse verwendet, das wesentlich kleiner als das Original war, d.h. 25% des ursprünglich verpackten Pentium® Prozessors.

Das SP5MX1 ist eine miniaturisierte Version des Kerns eines Pentium® Prozessor Multichip-Moduls (MCM), das als Prozessor-Subsystem für den Einsatz in mobilen und Embedded-Systemen bestimmt ist. Erste Tests wurden erfolgreich mit Windows NT ausgeführt und einige Benchmark-Programme mit einer Taktfrequenz von 100 MHz durchgeführt.

«LAP» Großflächenplattenbearbeitung

EU-Kommission, 4. Forschungsrahmenprogramm (FP4)

Dünnschicht-High-Density-Integration (HDI) bietet die ultimative Lösung für viele bestehende und neue Anwendungen, die eine hohe elektrische Leistung oder kleinere Größe oder beides benötigen. Jedoch sind die Kosten für diese Arten von Substraten bisher unerschwinglich gewesen. Das EU-Konsortium wurde gebildet, um die Kosten für die Dünnschichtsubstraten zu reduzieren; das Hauptziel des Projektes war die Entwicklung und Demonstration der kostengünstigen, hochdichten Substratfertigungstechnologie für die erste Ebene von Chip-Bestückungen, d.h.:

  • high-density / low-cost Substrattechnologie
  • Hochleistungs-MCM-D-Technologie (50µm Strukturgrösse, 50µm Via)
  • Überprüfung durch Prototypen auf einer LAP Pilotlinie
  • Kompatibilität der LAP-Technologien von 3 Herstellern
  • Überprüfung der LAP-Technologien mit 3 Vorführmodellen
Vorteile der LAP-Technologie

Die entwickelten Substrat-Technologien erlauben eine Vielzahl von Verpackungsoptionen von in Transfer-Modulen eingefügten Substraten bis zu integrierten MCM-L/D und MCM-M/D (M = Metall) Area-Array-Packages. Der anhaltende Trend zur Miniaturisierung, höherer Funktionalität und höheren Frequenzen bringt mehrere Herausforderungen mit sich, z.B.:

  • erhöhte Funktionalität erfordert höhere Integration
  • Hochfrequenzanwendungen erfordern eine hohe Signalintegrität
  • erhöhte durchschnittliche I/O-Dichte der Komponenten erfordern noch höhere Verbindungsdichten
  • der direkte Anschluss von Chips am Bord (COB) nimmt zu, da dies zu kleinsten Induktivitäten und geringstem Rauschen, verbunden mit höchster I/O-Dichte, führt
  • die Entwicklung von mehreren Chips in einem Gehäuse (MCM) oder sogar von Systemen in einem Gehäuse (SIP) wird durch erhöhte Funktionalität, reduzierter Größe und niedrigeren Kosten gefördert

 

Die Eignung der LAP-Technologie wurde mit der kommerziellen Realisierung einer 9:4 Satelliten-Schalter gezeigt, die bis zu 2,4 GHz arbeitet.

 

«SMM» Lötbares Speichermodul

Kunde: Art of Technology AG (internes Projekt)

Eine elegante Lösung für industrielle und medizinische Anwendungen, ist dieses kompakte Speichermodul mit einer elektrischen SD / MMC-Schnittstelle, welches direkt auf eine Leiterplatte gelötet wird.

Mit einer Grösse von 24 x 20 mm2 und einem Abstand von nur 1.27 mm, ist es deutlich kleiner als eine Standard-SD / MMC-Karte, hat weniger Anforderungen an das Board-Design und kann eingesetzt werden, wo immer Platz kritisch ist. Zudem durch seine kontrollierte Stückliste (BOM) sind Probleme aufgrund von Hardware- und Firmware-Änderungen am NAND-Flash-Controller eine Sache der Vergangenheit.

Zusätzliche kundenspezifische Funktionen wie Passwortschutz und Notfallstornierung können ebenfalls realisiert werden. Mit seinem kleinen Formfaktor ist das SMM die ideale Wahl für eingebettete Systeme in extrem anspruchsvollen Anwendungen.

Das Herz des «QBIC» ist eine Intel Xscale-CPU

«QBIC» ist ein vollwertiger Computer, der in einem Alltags-Accessoire integriert ist: einem Gürtel!

«QBIC» Gürtel-integrierter Computer

Kunde: ETH Zürich (IfE)

Entwickelt um komfortabel zu tragen zu sein, ohne dass dabei seine Zuverlässigkeit beeinträchtigt wird, ist der «QBIC» nicht nur ein tragbarer Computer – er dient auch seiner klassischen Funktion... er hält die Hose oben!

Das Herz des «QBIC» ist ein Intel Xscale-CPU (Intel PXA263B1C400), der mit einer variablen Geschwindigkeit von bis zu 400 MHz läuft. Das Band enthält eine Batterie, eine Echtzeituhr und eine Systembus-Erweiterung für Peripheriegeräte. Darüber hinaus bietet der Gurt Stecker für USB und serielle (RS-232) Geräte, einen VGA-Anschluss und einen Stromanschluss, der entweder für den Anschluss an das Stromnetz oder für eine zusätzliche am Gürtel montierbare Batterie verwendet werden kann. Die Schnalle, die vom Riemen entfernt und auf ein Entwickler-Board für komfortable Programmierung gesteckt werden kann, enthält zwei Leiterplatten:

  • eine Hauptplatine mit CPU, SDRAM und Stromversorgung
  • eine Erweiterungskarte mit Bluetooth-Gerät, USB-Controller und MMC-Kartensteckplatz
Eigenschaften
  • XScale Prozessor (400 MHz skalierbar, 32 MB Flash-Speicher)

  • 256 MB SDRAM
  • MMC-Kartensteckplatz (bis zu 2 GB Flash)
  • 2 x USB Host Ports, 2 x RS-232, 1 x VGA: 640x480
  • Bluetooth
  • Hot-Plug-Batteriewechsel

 

Obwohl der QBIC ursprünglich als Forschungsplattform zur Sammlung und Auswertung von Sensordaten zur medizinischen Überwachung und Kontexterkennung entwickelt wurde, kann er für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet werden, z.B.:

  • Erkennung & Überwachung der täglichen Aktivitäten
  • Überwachung von Vitalparametern kritischer Patienten
  • Überwachung von Benutzeraktionen in Arbeitsabläufen
  • Sammlung & Analyse von Daten von Rehabilitationspatienten
  • Erfassung & Analyse der Daten von Tanzbewegungen
  • Computer für Reality-Spiele
  • Standort-Tracking
  • Reiseführer für Touristen und Reisende

 

Projekte und Gruppen, die QBIC einsetzen
MyHeartgegen Herz-Kreislauferkrankungen
WearIT@WorkSkoda Automobilproduktion
WearIT@Workgespag Krankenhausmanagement
WearlabTZI, Universität Bremen, Deutschland
Embedded Systems LabUniversität Passau, Deutschland