Mo­bile World Con­gress : le se­mi­con­duc­teur a ti­ré son épingle du jeu

La der­nière édi­tion du Mo­bile World Con­gress, qui s’est te­nue du 27 fé­vrier au 2 mars à Bar­ce­lone, a fait l’ob­jet de nom­breuses an­nonces se rap­por­tant aux se­mi-conduc­teurs: pro­ces­seurs d’ap­pli­ca­tions pour smart­phones, mo­dems cel­lu­laires et sys­tèmes sur un

Electronique S - - La Une - PHI­LIPPE CORVISIER

Bar­ce­lone. Unis­sant les prin­ci­paux ac­teurs de l’ éco­sys­tème du mo­bile, mais pas ex­clu­si­ve­ment (le sec­teur au­to­mo­bile, no­tam­ment, est tou­jours bien re­pré­sen­té), le Mo­bile World Con­gress a cette an­née été mar­qué du sceau de la di­ver­si­té. On y a en ef­fet par­lé de té­lé­pho­nie cel­lu­laire et des fu­turs ré­seaux 5G, bien na­tu­rel­le­ment, d’ob­jets connec­tés, as­su­ré­ment, mais aus­si de voi­ture au­to­nome, d’in­tel­li­gence ar­ti­fi­cielle, de réa­li­té vir­tuelle… Si, pour cette ma­ni­fes­ta­tion, le se­mi-conduc­teur passe au se­cond plan, les spé­cia­listes (dont le nombre s’est, au fil des édi­tions, ré­duit comme peau de cha­grin) étant da­van­tage en­clins à mettre l’ac­cent sur des par­te­na­riats stra­té­giques, cette der­nière mou­ture a mal­gré tout fait l’ob­jet de quelques an­nonces dignes d’in­té­rêt, en com­plé­ment de celles qui avaient émaillé le der­nier CES de Las Ve­gas.

Consen­sus au­tour de la tech­no­lo­gie FinFET 10nm

Nu­mé­ro deux mon­dial des pro­ces­seurs pour smart­phones, Me­dia­Tek a mis en exergue son sys­tème sur puce X30 de la fa­mille He­lio, dont la pro­duc­tion en vo­lume est ef­fec­tive. En consé­quence, les pre­miers smart­phones en ti­rant pro­fit de­vraient ar­ri­ver sur le mar­ché dès le deuxième tri­mestre 2017. Le X30 est la pre­mière puce du taï­wa­nais à bé­né­fi­cier d’une tech­no­lo­gie FinFET 10 nm (le fon­deur est TSMC). À l’ins­tar du X20, son aî­né, le X30 em­barque dix coeurs de na­tures dif­fé­rentes (dans le cas pré­sent : deux Cor­tex- A73 à 2,5 GHz, quatre Cor­tex-A53 à 2,2GHz et quatre Cor­tex-A35 à 1,9 GHz), ré­par­tis en trois groupes de coeurs iden­tiques (une ar­chi­tec­ture dite « tri-clus­ter »), cha­cun étant ac­ti­vé en fonc­tion des be­soins dans l’in­ten­tion de li­mi­ter la consom­ma- tion. Cette opé­ra­tion s’ef­fec­tue sous le contrôle du su­per­vi­seur Co­rePi­lot qui, dans sa ver­sion 4.0, a été amé­lio­ré. Ce­lui-ci prend à son compte la ges­tion ther­mique, la ré­par­ti­tion in­tel­li­gente des tâches, l’ana­lyse des ha­bi­tudes de l’uti­li­sa­teur et la pré­dic­tion des dif­fé­rents usages. Par rap­port au X20 (qui est gra­vé se­lon un pro­cé­dé 20nm), le taï­wa­nais fait état de gains no­tables, tant en termes de per­for­mances (jus­qu’à 35 %) que de consom­ma­tion (jus­qu’à 50%). La par­tie gra­phique est confiée à un Po­werVR 7XT ca­den­cé à 800 MHz d’Ima­gi­na­tion Tech­no­lo­gies. En­fin, un mo­dem LTE de ca­té­go­rie 10 est éga­le­ment em­bar­qué. Pour boos­ter les dé­bits, ce­lui-ci supporte l’agré­ga­tion de trois por­teuses (dé­bit max. de 450 Mbits/s) et deux por­teuses (150 Mbits/s), pour les liens des­cen­dant et mon­tant, res­pec­ti­ve­ment. Peu avant la ma­ni­fes­ta­tion,

Sam­sung avait of­fi­cia­li­sé son Exy­nos 9 Oc­ta 8895, qui trou­ve­ra place dans cer­tains Ga­laxy S8. Ce se­ra le pre­mier pro­ces­seur du co­réen à ti­rer pro­fit de sa tech­no­lo­gie FinFET 10 nm, avec une struc­ture de tran­sis­tor 3D amé­lio­rée. Vis-à-vis de la gé­né­ra­tion pré­cé­dente en 14nm, des gains jus­qu’à 27% en per­for­mances et 40 % en consom­ma­tion sont an­non­cés. Le mo­dem LTE sou­tient quant à lui un dé­bit des­cen­dant de 1 Gbit/s (ca­té­go­rie 16, avec agré­ga­tion de cinq por­teuses) et un dé­bit mon­tant de 150Mbits/s (ca­té­go­rie 13, avec agré­ga­tion de deux por­teuses). La par­tie gra­phique est prise en charge par un ARM Ma­li-G71.

Des mo­dems LTE de classe gi­ga­bit

Pour sa part, Qual­comm avait pri­vi­lé­gié le CES de Las Ve­gas pour dé­voi­ler son pro­duit phare, en l’oc­cur­rence le Snap­dra­gon 835, pre­mier pro­ces­seur pour smart­phones de l’amé­ri­cain fa­bri­qué se­lon le pro­cess FinFET 10nm de Sam­sung. À Bar­ce­lone, Qual­comm a mis en re­lief dif­fé­rents mo­dems. L’un d’eux est le Snap­dra­gon X20, son se­cond mo­dem mul­ti­mode de classe gi­ga­bit. Pour ce qui est de la voie des­cen­dante, ce mo­dem de ca­té­go­rie 18 sou­tient un dé­bit de 1,2Gbit/s, soit 20% de mieux que le X16. Pour la liai­son mon­tante, le mo­dem est de ca­té­go­rie 13, pour un dé­bit maxi­mal de 150Mbits/s. Le X20 ac­cepte no­tam­ment l’agré­ga­tion de cinq por­teuses dans des ca­naux LTE de lar­geur 20 MHz et la tech­nique mul­ti-an­ten­naire Mi­mo 4x4 sur 3 por­teuses. Il est alors à même de re­ce­voir si­mul­ta­né­ment jus­qu’à 12 flux de don­nées spa­tiaux. Le X20 est aus­si le pre­mier mo­dem Snap­dra­gon à prendre à son compte la fonc­tion DSDV (Dual SIM Dual VoLTE). Gra­vé en 10nm, le X20 est ac­tuel­le­ment échan­tillon­né. La com­mer­cia­li­sa­tion des pre­miers ter­mi­naux en ti­rant bé­né­fice n’est ce­pen­dant pas en­vi­sa­gée avant l e pre­mier se­mestre 2018. En oc­tobre 2016, Qual­comm avait in­tro­duit le Snap­dra­gon X50, un mo­dem 5G per­met­tant aux OEM et aux opé­ra­teurs de réa­li­ser des cam­pagnes de tests dans la bande mil­li­mé­trique des 28 GHz. La fa­mille X50 a été éten­due afin de pro­po­ser des so­lu­tions mul­ti­modes 2G/3G/4G/5G, uti­li­sables à la fois dans les bandes sub-6 GHz et dans celle des 28GHz. In­tel avait ra­pi­de­ment em­boî­té le pas à Qual­comm avec l’an­nonce lors du CES d’un mo­dem 5G (nom de code: Gol­dridge), dont l’échan­tillon­nage est fi­na­le­ment pré­vu pour le se­cond se­mestre de cette an­née. Avec le XMM 7560, la so­cié­té dis­pose dé­sor­mais d’un mo­dem 4G conforme à la norme 3GPP Re­lease 13, apte à sou­te­nir un dé­bit des­cen­dant de 1Gbit/s (ca­té­go­rie 16), pour 225Mbits/s (ca­té­go­rie 15) en flux mon­tant. Gra­vé en 14 nm, ce mo­dem LTE de cin­quième gé­né­ra­tion supporte l’agré­ga­tion de cinq por­teuses (pour une bande pas­sante cu­mu­lée de 100 MHz), le Mi­mo 4x4, 6 modes de fonc­tion­ne­ment (LTE-FDD, LTETDD, TD-SCDMA, GSM/Edge, UMTS/W-CDMA et CDMA/ EVDO) et 35 bandes de fré­quence (avec le trans­cei­ver SMARTi 7). De son cô­té, l e chi­nois Spread­trum Com­mu­ni­ca­tions a le­vé le voile sur un SoC à 8 coeurs 64 bits ca­den­cés à 2GHz, à des­ti­na­tion des smart­phones de mi­lieu et de haut de gamme. Ba­sé sur la mi­croar­chi­tec­ture x86 Air­mont d’In­tel (celle des pro­ces­seurs Atom x5 et x7), le SC9861G-IA a bé­né­fi­cié du pro­cé­dé FinFET 14nm de l’amé­ri­cain. Ce der­nier fait ain­si un retour (in­di­rect) dans l’uni­vers des pro­ces­seurs mo­biles. Le GPU est ici un Po­werVR GT7200 d’Ima­gi­na­tion Tech­no­lo­gies, et non plus un ARM Ma­li comme au­pa­ra­vant. Sont pris en charge les cap­teurs d’image jus­qu’à 26Mpixels et les écrans dont la dé­fi­ni­tion est de 2 560 x 1 600 pixels (WQXGA). Le mo­dem LTE de ca­té­go­rie 7 (300 Mbits/s en flux des­cen­dant, 100Mbits/s en flux mon­tant) pro­pose cinq modes : TDD- LTE, FDD- LTE, TDSCDMA, W-CDMA et EGG LTE. La mise en pro­duc­tion du SC9861G-IA est pré­vue pour le se­cond tri­mestre de cette an­née. En 2016, il avait dé­jà été beau­coup ques­tion des ob­jets connec­tés em­prun­tant les ré­seaux cel­lu­laires. Entre deux cu­vées suc­ces­sives du MWC, la tech­no­lo­gie ra­dio à bande étroite NB-IoT (ou LTE CatNB1, pour re­prendre la ter­mi­no­lo­gie du 3GPP) a ac­cé­dé au sta­tut de norme 3GPP. Compte te­nu des pro­met­teurs mar­chés consi­dé­rés (M2M/IoT), l’offre en puces LTE-M (ou, plus of­fi-

ciel­le­ment, LTE Cat-M1) et/ou NB-IoT s’étoffe et les fa­bri­cants de mo­dules font flo­rès. L’an der­nier, Se­quans Com­mu­ni­ca­tions in­tro­dui­sait Mo­narch (SQN3330), pre­mière puce du mar­ché com­pa­tible à la fois LTE-M et NB-IoT, adop­tée de­puis par des fa­bri­cants de mo­dules comme Ge­mal­to, Fi­bo­com, SIMCom et Hua­wei. Un SoC qui as­so­ciait le traitement en bande de base, un émet­teur-ré­cep­teur (699MHz à 2,7GHz) à conver­sion di­recte, de la Ram et une uni­té de ges­tion de l’alimentation. « Nous avons consta­té que le mar­ché était hé­si­tant et que cer­tains opé­ra­teurs comp­taient par­tir vers le LTE-M, d’autres vers le NB-IoT. Cette in­cer­ti­tude a jus­ti­fié le dé­ve­lop­pe­ment d’une puce ca­pable de r épondre à t outes l es de­mandes », confie Georges Karam, CEO de Se­quans.

Les puces NB-IoT fran­chissent un cap

Avec Mo­narch SX (SQN3340), le fran­çais est pas­sé au ni­veau

d’in­té­gra­tion su­pé­rieur. « Notre Mo­narch était es­sen­tiel­le­ment un mo­dem LTE. Nous avons conser­vé cette par­tie et nous lui avons ajou­té les briques né­ces­saires pour évi­ter de faire ap­pel à des pro­ces­seurs ex­ternes, par exemple pour conce­voir une montre connec­tée », pour­suit Georges Karam. En pra­tique, Mo­narch SX cible un large éven­tail d’ap­pli­ca- tions : les dis­po­si­tifs élec­tro­niques por­tés sur soi (wear able), l es t r aceurs de géo­lo­ca­li­sa­tion pour les per­sonnes, les ani­maux ou les biens, les cap­teurs, les comp­teurs d’éner­gie, la mai­son connec­tée et la ville in­tel­li­gente… La so­cié­té nous a par ailleurs confié qu’elle tra­vaillait sur une ver­sion de Mo­narch qui se­ra seule­ment com­pa­tible NB-IoT, afin de ré­pondre à la de­mande des clients sou­hai­tant une so­lu­tion en­core plus éco­no­mique. Mo­narch SX prend la forme d’un cir­cuit Cmos 40 nm (le fon­deur est TSMC), conforme à la Re­lease 13 des spé­ci­fi­ca­tions 3GPP, in­cluant (outre le Mo­narch d’ori­gine) de nom­breux blocs de traitement: un pro­ces­seur ARM Cor­tex-M4, un mo­teur de traitement de l’au­dio et de la voix (avec le sup­port de la tech­no­lo­gie VoLTE sur LTE-M), un GPU et un contrô­leur d’écran, ain­si qu’un concen­tra­teur pour les cap­teurs ex­ternes. Ce hub a pour fonc­tion de ré­veiller le sys­tème, jusque-là main­te­nu dans un ré­gime de basse consom­ma­tion, dès lors qu’un cap­teur est dé­tec­té. À ces élé­ments s’ajoute une large pa­lette d’in­ter­faces (USB, SDIO, I²S, SPI, I²C, Uart haute vi­tesse, USIM, GPIO…), pour connec­ter les en­ti­tés les plus hé­té­ro­clites : un écran, une carte SIM, un mi­cro­phone, un cla­vier, une bat­te­rie, des cap- teurs (ac­cé­lé­ro­mètre, gy­ro­scope…), un ré­cep­teur de géo­lo­ca­li­sa­tion (GNSS), des pé­ri­phé­riques Wi-Fi et Blue­tooth Low Ener­gy… Le tout dans un boî­tier FC-CSP dont l’em­preinte est de 90mm² seule­ment. Si Mo­narch SX est op­ti­mi­sé pour les trans­mis­sions en mode se­mi-du­plex FDD (HD-FDD), il to­lère éga­le­ment le mode FDD en du­plex in­té­gral (FD-FDD). Dans le cas du stan­dard CatM1, dans un ca­nal de lar­geur li­mi­tée à 1,4 MHz (nor­ma­le­ment 20 MHz pour le LTE), Mo­narch SX au­to­rise des dé­bits de 300 kbits/s (voie des­cen­dante) et de 375 kbits/s (voie mon­tante) en HD-FDD, de 1 Mbit/s en FD-FDD. Dans le cas du stan­dard Cat-NB1, la bande pas­sante est en­core plus ré­duite (200kHz). Au­quel cas, les dé­bits ob­te­nus sont in­ci­dem­ment plus faibles : au mieux 40kbits/s (voie des­cen­dante) et 55kbits/s (voie mon­tante) en HD-FDD. Sur le même cré­neau que Se­quans se po­si­tionne l’is­raé­lien Al­tair Se­mi­con­duc­tor, une so­cié­té ra­che­tée par So­ny il y a un peu plus d’un an. Son chip­set ALT1250, of­fi­ciel­le­ment an­non­cé peu avant la ma­ni­fes­ta­tion, est éga­le­ment com­pa­tible LTE Cat-M1 et LTE CatNB1. Là aus­si, un haut ni­veau d’in­té­gra­tion est de mise afin de réa­li­ser des mo­dules cel­lu­laires IoT mi­nia­tures (de l’ordre de 100 mm²). Dans un boî­tier WLCSP, le SoC réunit un mo­dem LTE Cat-M1/NB1, un émet­teur-ré­cep­teur RF, une uni­té de ges­tion de l’éner­gie, de la mé­moire, un mo­teur de sé­cu­ri­té, un ré­cep­teur GNSS (GPS, Glo­nass), des am­pli­fi­ca­teurs de puis­sance, des filtres, un com­mu­ta­teur d’an­tenne, ain­si qu’un mi­cro­con­trô­leur pour les ap­pli­ca­tions dé­ve­lop­pées par l’uti­li­sa­teur. Il est gé­né­reu­se­ment pour­vu en in­ter­faces : Uart, SPI, I² C, USB 2.0, USIM ou eUICC, I²S/ PCM, GPIO, CAN, PWM. De ce fait, se­lon la so­cié­té, les élé­ments à ajou­ter se ré­sument à de la mé­moire flash, à un générateur d’hor­loge ( quartz, TCXO) et à une poi­gnée de com­po­sants pas­sifs. L’ALT1250 offre des dé­bits de 300kbits/s (voie des­cen­dante) et 375 kbits (voie mon­tante) en Cat-M1 et de 100 kbits/s (voie des­cen­dante) en Cat-NB1. Il couvre les bandes 699960 MHz et 1 700-2 200 MHz (450MHz en op­tion). L’ALT1250 a d’ores et dé­jà été re­te­nu par le fa­bri­cant de mo­dules Sier­ra Wi­re­less. En­fin, Ce­va, le spé­cia­liste des coeurs et des blocs d’IP pour le traitement du si­gnal, a mis l’ac­cent sur son Dra­gon­fly NB1, un mo­dem IP com­plet com­pa­tible Cat-NB1. Dé­ve­lop­pée en col­la­bo­ra­tion avec l’ins­ti­tut de re­cherche As­tri ( Ap­plied Science and Tech­no­lo­gy Re­search Ins­ti­tute) de Hong Kong, cette so­lu­tion confi­gu­rable par lo­gi­ciel, dont la vo­ca­tion est d’être in­té­grée dans un SoC, est pré­sen­tée comme étant peu éner­gi­vore et éco­no­mique. Le coeur de pro­ces­seur Ce­va-X1 s’oc­cupe ici du traitement de la couche phy­sique et fait tour­ner la pile de pro­to­cole NB-IoT. Il est aus­si à même de s’ac­quit­ter de tâches an­nexes comme la ges­tion GNSS. Une concep­tion de ré­fé­rence NBIoT et GNSS avec émet­teur-ré­cep­teur RF Cmos em­bar­qué, fron­tal nu­mé­rique, lo­gi­ciel pour le traitement de la couche phy­sique et pile de pro­to­cole, se­ra dis­po­nible en juin.

≥ Avec plus de 108000 vi­si­teurs ve­nus de 208 pays, l’édi­tion 2017 du Mo­bile World Con­gress a sus­ci­té un bel en­goue­ment.

< Le Mo­bile World Con­gress a été l’oc­ca­sion de dé­cou­vrir les smart­phones de der­nière gé­né­ra­tion dans des am­biances choi­sies. Ici le stand du chi­nois Op­po.

≥ Avec le Mo­narch SX, Se­quans pro­pose une so­lu­tion tout- en- un, com­pa­tible LTE- M et NB- IoT, des­ti­née à une grande di­ver­si­té d’ob­jets connec­tés.

< Sous l’égide de Bu­si­ness France, le Pa­villon French Tech a ac­cueilli une cen­taine d’en­tre­prises fran­çaises, dont plus de 70% sont des start- up.

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