Nel 1799 Alessandro Volta mostrò al mondo come immagazzinare l’elettricità. Un secolo dopo Guglielmo Marconi dimostrò che le onde radio potevano essere trasmesse attraverso gli oceani. Le targhe delle Pietre Miliari dell’IEEE commemorano queste scoperte e centinaia di altre nel mondo, ricordandoci che il progresso avviene quando una soluzione innovativa, degli obiettivi commerciali e dei benefici per la società convergono. Nel giugno 2025 STMicroelectronics ha ricevuto la sua terza targa, dopo quelle per la tecnologia su silicio BCD (2021) e il decodificatore video MPEG (2023). La terza targa riconosce il sistema di circuiti integrati che ha fatto della Radio Digitale Satellitare una realtà commerciale e un aiuto per l’umanità. La storia dietro le pietre miliari di ST è un esempio della dedizione e del lavoro di squadra che animano i nostri laboratori.
Pietre Miliari dell’IEEE: come le grandi idee si aggiudicano una targa di bronzo
Istituito nel 1983, il programma delle Pietre Miliari dell’IEEE riconosce i risultati tecnici con almeno 25 anni alle spalle che hanno offerto al mondo delle soluzioni innovative. Una proposta deve documentare il contesto storico dell’invenzione, la sua novità e un beneficio tangibile per l’umanità. Viene quindi messa in discussione da un sostenitore dell’IEEE per circa un anno, esaminata dal comitato di Storia dell’IEEE e, per concludere il processo di valutazione, ratificata da esperti del settore prima della decisione finale del Consiglio di Amministrazione dell’IEEE. Ad oggi sono state assegnate circa 240 pietre miliari, tra cui quelle per la prima pila di Volta (1799), gli esperimenti sulle onde di Marconi (1895) e l’invenzione del transistor ai Bell Labs (1947). Le targhe dell’IEEE riconoscono le invenzioni passate, ma sono anche destinate a ispirare quelle del futuro.
Ogni targa appartiene a un diverso dominio di prodotto (smart power, multimedia per elettronica di consumo e connettività) ma lo schema è lo stesso: anticipare un cambiamento tecnologico con nuove soluzioni, uno gruppo di esperti di ST con background tecnici diversi e la determinazione ad avere un impatto sul futuro.
Il nuovo capitolo: circuiti integrati per la radio digitale satellitare
Qual è stata la svolta?
A metà degli anni ’90, le Nazioni Unite chiesero di sostenere un’iniziativa volta a fornire contenuti educativi, notizie e programmi di salute pubblica via satellite a comunità remote e svantaggiate, in particolare in Africa e in Asia, dove le infrastrutture di trasmissione tradizionale erano carenti o inaffidabili.
Worldspace, una società di trasmissione radiofonica satellitare oggi non più attiva, raccolse questa sfida fornendo l’infrastruttura satellitare. Tuttavia, trasformare questa ambizione in un servizio scalabile e sostenibile richiedeva innovazione dal punto di vista hardware: i ricevitori radio satellitari dovevano essere compatti, abbastanza efficienti dal punto di vista dell’alimentazione di energia da funzionare a batterie e abbastanza abbordabili come costo da poter essere adottati diffusamente. All’epoca, i tipici ricevitori radio satellitari si basavano su componenti ingombranti e costosi, rendendoli inadatti per un dispiegamento su larga scala.
STMicroelectronics si è fatta avanti con una soluzione innovativa: un chipset completamente integrato, chiamato “STARMAN”, comprendente tre circuiti integrati progettati su misura che gestivano insieme l’intera catena del segnale, dalla cattura del segnale satellitare alla riproduzione audio. Questo chipset ha segnato un progresso significativo nell’integrazione del sistema e nella sua efficienza.
- Lo STA001 è stato il primo front-end RF in banda L completamente integrato per la radio digitale satellitare. Sostituiva diversi componenti analogici con un design in silicio compatto e a basso consumo in grado di ricevere segnali satellitari anche in condizioni difficili.
- Lo STA002 fungeva da processore di banda base digitale. Costruito con la tecnologia CMOS, integrava funzioni chiave tra cui la demodulazione QPSK (quadrature phase shift keying), la decodifica Viterbi e la correzione degli errori Reed-Solomon, compiti precedentemente gestiti da più chip o ASIC personalizzati. Questa integrazione ha semplificato drasticamente il design del ricevitore e ha ridotto sia i costi sia il consumo di energia.
- Lo STA003, un decodificatore audio MPEG Layer III (MP3), convertiva il flusso audio digitale compresso in un suono di alta qualità. Le sue prestazioni e la sua efficienza erano così elevate che in seguito è diventato un chip molto popolare nei primi lettori MP3, contribuendo all’ascesa della musica digitale.
Insieme, questi tre chip hanno ridotto il consumo energetico totale di oltre il 50% e il costo dei materiali di quasi due terzi rispetto alle alternative esistenti. Il loro design ha anche ridotto significativamente l’ingombro del ricevitore, rendendo possibile lo sviluppo di radio satellitari portatili a batteria sia nell’ambito dell’elettronica di consumo che per scopi umanitari. Questo livello di innovazione system-on-chip ha portato al successo di WorldSpace e, successivamente, ai servizi di radio satellitare commerciali come XM e Sirius negli Stati Uniti.
Dietro le quinte: com’è stato sviluppato?
Lo sviluppo del chipset STARMAN è stato possibile grazie alla collaborazione tra diversi gruppi di lavoro in un’epoca in cui gli strumenti di comunicazione erano molto più limitati di oggi. Ingegneri dei siti ST di Agrate, Catania, Castelletto e Grenoble hanno lavorato insieme con un approccio di concurrent engineering, condividendo schemi e scambiando bozze di progetto tramite corrieri, poiché le connessioni Internet non potevano gestire in modo sicuro file sensibili.
Il gruppo di lavoro ha dovuto lavorare con dei ritmi serrati alla vigilia della presentazione finale a WorldSpace, un crash del computer ha cancellato la loro proposta. Si sono riuscite a rispettare le sccandeze solo grazie a dei backup stampati e a una notte insonne a ridigitare l’intero documento. Ottenere il primo cliente ha richiesto lo stesso livello di determinazione: i responsabili marketing di ST si sono affrettati a consegnare un contratto firmato al corriere prima dell’orario di chiusura negli Stati Uniti, per poi volare in Germania per negoziare i finanziamenti.
Inoltre, il team si è dovuto guadagnare anche la fiducia dei clienti. Alcuni partner erano inizialmente scettici sulla tempistiche ambiziose, ma gli ingegneri di ST hanno risposto con impegno, collaborando tra i siti e mantenendo una forte attenzione per fornire una soluzione di successo al primo tentativo.
Perché l’IEEE l’ha riconosciuto?
L’IEEE ha ratificato la Radio Digitale Satellitare come pietra miliare per il suo impatto dal punto di vista tecnico e sociale. Questa invenzione ha offerto prestazioni tecniche, efficienza energetica e risultati economici senza precedenti. Ha raggiunto un’elevata sensibilità per la ricezione satellitare con un consumo minimo di elettricità, cosa che l’ha resa adatta ai dispositivi portatili. Allo stesso tempo, la sua architettura ha ridotto significativamente il costo dei materiali, aprendo la porta al dispiegamento di massa.
Un risultato notevole è stato che nelle regioni poco servite dell’Africa e dell’India, i ricevitori alimentati dal chipset di ST hanno permesso a WorldSpace di trasmettere contenuti educativi, dalle tecniche agricole ai programmi di salute e alfabetizzazione. Nel frattempo, la stessa tecnologia di base ha permesso negli Stati Uniti il lancio di XM Radio, portando la radio satellitare in abbonamento a decine di milioni di ascoltatori. Nel corso degli anni, i chipset per la radio satellitare hanno generato più di 1,5 miliardi di dollari di ricavi cumulativi in silicio per ST. L’ultima generazione, costruita sulla tecnologia ST a 28nm FDSOI, porta ancora con sé l’essenza di quella originale: affidabile, efficiente e pronta all’uso.
Le pietre miliari come punti di riferimento, non come traguardi
Tre targhe in quattro anni sono un risultato senza precedenti e mozzafiato. Ma non sono un punto di arrivo, bensì un punto di partenza per il prossimo viaggio. La tecnologia BCD mostra come impiantare transistor eterogenei Bipolare-CMOS e DMOS su un substrato comune; i chip MPEG ricordano che possedere una proprietà intellettuale hardware accelera interi ecosistemi; e la Radio Digitale Satellitare è un esempio di come l’abbinamento di uno scopo umanitario con una solida logica di business possa sbloccare mercati che nessuno pensava esistessero. Queste soluzioni dimostrano che la curiosità e la collaborazione sono ingredienti essenziali nella ricetta per l’innovazione e possono servire da ispirazione per le future generazioni di innovatori in ST.
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