חברת אינטל (Intel) חשפה טכנולוגיית המרת אותות חדשה מאנלוג לדיגיטל (ADC) ומדיגיטל לאנלוג (DAC), שלהערכתה מפחיתה את הגודל והעלות של מערכות אנלוגיות-דיגיטליות דוגמת מערכות מכ"ם, מערכות אלקטרוניקה צבאית, צב"ד מהקצה הגבוה וציוד תקשורת 5G/6G. הטכנולוגיה החדשה מבוססת על שילוב של רכיב FPGA עם ממירי ADC/DAC מהירים. "באמצעות ההכרזה הזאת אינטל מרחיבה את מרחב הפעילות הטכנולוגי שלה משבבים דיגיטליים לתחום של יישומים אנלוגיים-דיגיטליים", מסרה.

הטכנולוגיה החדשה קיבלה את הכינוי Direct RF FPGA וצפויה לצאת לשוק במסגרת רכיב בשם Eagle Summit. היא פותחה בחלקה במסגרת תוכנית DARPA CHIPS של משרד הביטחון האמריקאי. "הטכנולוגיה הזו מהירה לפחות פי חמישה מכל טכנולוגיית המרה אחרת", אמר מנהל תחום תעופה וביטחון בחברת אינטל, פרנק פרנטא. "היא תאפשר לפתח מערכות מכ"ם מסוג חדש לגמרי". הפרוייקט התמקד בפיתוח מארז מרובה שבבים (Chiplet) המבוסס על טכנולוגיית המארזים Embedded Multi-Die Bridge – EMIB של אינטל ופרוטוקול התקשורת הישירה Advanced Interface Bus – AIB, המאפשרים לרכיבים שבתוך המארז להתקשר ישירות אחד עם השני במהירות של 1Tbps.

בשלב הראשון מכ"ם צבאי – אחריו יבוא שוק התקשורת

היישום המרכזי של הטכנולוגיה החדשה הוא בתחום המכ"ם, אשר מבוסס כיום על שידור וקליטת מידע באמצעות עיצוב אלומה (Beam Forming). כדי לעצב אלומה, כלומר למקד את השידור והקליטה ולקבוע את כיוונם, יש צורך במערך של אנטנות שהבדלי המופע (פאזה) ביניהם מייצרים קרן כיוונית בזכות תופעת ההתאבכות. כיום התעשייה נמצאת בשלב ביניים במעבר בין מערכות עיצוב אלומה אנלוגיות לבין מערכות עיצוב אלומה דיגיטליות מלאות. השלב הזה מאופיין בכך שבכל האנטנות קיים מעגל ייעודי להתמרת אותות ה-RF לאותות בתדר ביניים (IF), כאשר כל כמה עשרות אנטנות (ברוב המקרים 32), מחוברות אל ממיר משותף (ADC/DAC) שממנו מועבר האות לעיבוד בתוך מארג FPGA באמצעות פרוטוקול JESD204, שהוא בזבזני מאוד באנרגיה.

הטכנולוגיה החדשה מאפשרת לבצע את כל התהליך ברכיב אחד ובצורה דיגיטלית מלאה: השבב שנבנה מאפשר לחבר כל אנטנה ישירות אל השבב, כאשר כל אנטנה מקושרת אל ממיר ADC/DAC ייעודי משלה אשר דוגם את האותות בקצב של עד 64 מיליארד דגימות בשנייה (64GSPS). לאחר מכן האות עובר המרת תדר דיגיטלית בתוך השבב ונשלח ישירות אל מארג ה-FPGA. בכך הואץ תהליך העיבוד, בוטל הצורך במעגלים חיצוניים ובממשקי תקשורת מסורבלים והושג רוחב פס מיידי של 25GHz.

הפיתוח בוצע בשיתוף עם חברת חברת לוקהיד מרטין אשר סייעה בהגדרת הדרישות. לוקהיד מרטין פיתחה מכ"ם מוטס חדש המבוסס על השבב, שלהערכתה הוא מספק ביצועים טובים יותר, בהספק ובממדים קטנים יותר מאשר מערכות מכ"ם אחרות שלה. גם חברת BAE Systems כבר הודיעה שהיא מפתחת מערכות אלקטרוניקה צבאיות חדשות המבוססות של שבבי Eagle Summit החדשים. אינטל מתנסה בטכנולוגיה הזאת זמן רב, ומשווקת את הרכיב Intel Max FPGA הכולל ממיר ADC מובנה.

אולם מקס הוא רכיב ברמת כניסה הכולל עד שני ממירי ADC ואינו מיועד לתדרי RF. תפקידו להגדיל את מכירות ה-FPGA של אינטל ולא להכניס אותה לשוק חדש. שבבי Eagle, לעומת זאת, יכולים להכיל מאות ממירים, לעבוד בתדרים גבוהים מאוד, לבצע פעולות חישוב מורכבות מאוד בזמן אמת – ולהכניס את אינטל לקטגוריית שוק חדשה, שהיא מכנה בשם "רכיבים אנלוגיים-דיגיטליים". לטכנולוגיה הזאת יש לה ביקוש גדול מאוד גם מחוץ לשוק בצבאי – במיוחד בתחום תשתיות התקשורת האלחוטית בדור החמישי ובדור השישי – אשר מבוססות כולן על טכנולוגיות עיצוב אלומה.

למידע נוסף: Intel Direct RF FPGA