STMicroelectronics ha avuto un ruolo decisivo nel successo di Starlink e della società madre SpaceX, con quest’ultima che si appresta a sbarcare in borsa con una valutazione “spaziale”, ben 800 miliardi di dollari, la più grande IPO di sempre. In occasione del decennale della collaborazione, Remi El-Ouazzane illustra le strategie di ST nel mercato dei satelliti ad orbita bassa (LEO).
Starlink, ma non solo: STMicroelectronics ha avuto un ruolo determinante nel successo delle società di Elon Musk. Con la tecnologia al carburo di silicio, ST ha supportato le prestazioni delle vetture Tesla aprendo la strada ad un comparto, quello della mobilità elettrica, che ha cambiato il panorama dell’industria automobilistica globale.
Con la tecnologia BiCMOS e il packaging PLP, ST ha consentito a Starlink di diventare una telco globale in grado di garantire con i suoi 10 mila satelliti connessioni a banda ultra larga ovunque nel mondo.
Dieci anni di co-progettazione
In questi giorni, STMicroelectronics e SpaceX celebrano dieci anni di una collaborazione volta a promuovere l’innovazione con la progettazione congiunta di componenti personalizzati per le comunicazioni satellitari.
Nell’ultimo decennio, la collaborazione ha prodotto miliardi di prodotti co-progettati utilizzati in milioni di terminali utente Starlink, a cui si aggiungono più di 10.000 satelliti Starlink incluso l’ultimo satellite V3, che offre una velocità di trasmissione fronthaul superiore a 1 Terabit per secondo.
Il successo di questa collaborazione porterà presto SpaceX a quotarsi in borsa con una valutazione “stellare”: circa 800 miliardi di dollari, la più grande IPO di sempre, anche se Musk punta a una valutazione complessiva di circa 1,5 trilioni di dollari.
Il terminale utente Starlink: phased-array “consumer”
Il terminale utente Starlink è la prima e unica antenna phased-array per elettronica di consumo, in grado di fornire una connessione Internet ad alta velocità affidabile, collegandosi a migliaia di satelliti Starlink in orbita terrestre bassa.
Progettato per l’auto-installazione, il terminale Starlink si configura con soli due passaggi: è sufficiente collegarlo e orientarlo verso il cielo. SpaceX ha aperto la strada alla produzione in volumi di queste complesse antenne mantenendo una solida operatività nella supply chain e garantendo la consegna puntuale dell’hardware Starlink a una base sempre più ampia di clienti globali.
Oggi, Starlink produce oltre 20.000 terminali al giorno che vengono distribuiti a clienti in più di 150 paesi. I prodotti ST sono stati fondamentali per consentire a SpaceX di aumentare il volume di produzione e soddisfare la crescente domanda di connettività Starlink a livello globale.
Le dichiarazioni dei protagonisti
“La nostra partnership con STMicroelectronics è stata determinante per garantire la scala e le prestazioni di Starlink. Siamo estremamente lieti di proseguire questo viaggio con ST per fornire soluzioni di connettività di nuova generazione con cui rendere disponibile una connessione Internet ad alta velocità a più persone, contribuendo così a migliorare istruzione, assistenza sanitaria e opportunità di business in luoghi che finora non hanno mai avuto accesso a una connessione Internet affidabile”, ha sottolineato Gwynne Shotwell, Presidente e COO di SpaceX.
“Siamo orgogliosi di celebrare un decennio di collaborazione con SpaceX. Dal progetto iniziale alla produzione in grandi volumi, la nostra stretta collaborazione è stata determinante per realizzare la visione di SpaceX e raggiungere la sua ambiziosa missione. Attraverso la progettazione congiunta dei chip essenziali, la fornitura di servizi di ingegneria e produzione in grandi volumi, dimostriamo lo straordinario valore delle capacità di innovazione e produzione di ST.
Mentre forniamo miliardi di prodotti ogni anno per i terminali utente Starlink, apportiamo anche tecnologie cruciali ai sistemi in orbita a bordo dei satelliti Starlink, mettendo in luce la pluriennale competenza di ST nelle applicazioni space-grade,” ha affermato Remi El-Ouazzane, Presidente del gruppo Microcontrollers, Digital ICs and RF Products di STMicroelectronics.
Dalla progettazione alla fab: filiera e tecnologie
I prodotti Starlink sono progettati in collaborazione con ingegneri ST basati in Francia e Italia, e realizzati in stabilimenti ubicati in Francia, mentre packaging e test sono condotti in Malesia e a Malta. La collaborazione riguarda principalmente prodotti basati sulla tecnologia BiCMOS, per i quali ST ha sviluppato un nuovo processo di produzione con Starlink come cliente leader intorno alla tecnologia PLP (Panel Level Packaging) al fine di soddisfare i requisiti molto sfidanti in termini di volumi e qualità a costi competitivi.
L’espansione delle attività PLP di ST ha già consentito di raggiungere volumi di consegna di oltre 5 milioni di chip al giorno per soddisfare il rapido ramp-up delle attività operative di Starlink. Inoltre, Starlink utilizza anche numerosi prodotti ST come l’STM32, secure element, GNSS per l’insieme della sua costellazione di satelliti a banda larga, satelliti direct-to-cell, che si interfacciano direttamente con dispositivi mobili-smartphone, infrastrutture terrestri e terminali utente.
La collaborazione prosegue oltre questa pietra miliare, costruita sullo stesso modello di stretta collaborazione e focalizzata su satelliti e terminali utente della prossima generazione. Avrà come fulcro lo sviluppo di nuove generazioni di tecnologie abilitanti fondamentali per antenne phased-array alimentate da soluzioni di ST su tecnologia BiCMOS.
L’intervista a Remi El-Ouazzane
In occasione del decennale della partnership con Starlink, Remi El-Ouazzane, Presidente del gruppo Microcontrollori, Circuiti integrati digitali e Prodotti RF di STMicroelectronics, condivide la posizione strategica di ST nel mercato LEO, i suoi contributi tecnologici ai terminali utente e ai sistemi satellitari, gli sforzi di collaborazione con i principali operatori LEO e la sua visione per supportare la prossima generazione di applicazioni spaziali.
Qual è il posizionamento e la storia di ST nel mercato LEO?
“Il mercato delle tecnologie spaziali è suddiviso in tre segmenti principali: soluzioni a semiconduttore per satelliti geostazionari, costellazioni in orbita terrestre bassa e sistemi infrastrutturali terrestri, inclusi i terminali utente. STMicroelectronics offre tecnologie differenziate lungo l’intera catena del valore delle tecnologie spaziali.
Dal 1977, STMicroelectronics ha supportato numerose iniziative spaziali europee, ottenendo fin dalla sua fondazione le qualifiche dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) e aggiungendo in seguito la certificazione americana QML-V.
In qualità di fornitore chiave di tecnologie, ST offre tecnologie avanzate di livello spaziale in RF, analogiche, di potenza e FD-SOI a 28 nm per applicazioni digitali, potenziate da competenze specialistiche di rafforzamento spaziale. Queste soluzioni hanno contribuito a oltre 100 miliardi di ore di volo cumulative senza guasti.
Inoltre, ST sfrutta la sua esperienza nel settore automobilistico in termini di qualità, qualificazione e produzione su larga scala, fondamentali per soddisfare le esigenze di produzione su larga scala e affidabilità dell’implementazione della costellazione di satelliti LEO.”
In che modo il modello IDM di ST supporta le esigenze del mercato LEO?
“Il modello Integrated Device Manufacturer (IDM) di STMicroelectronics svolge un ruolo fondamentale nell’affrontare le complesse esigenze del mercato LEO. Essendo proprietaria dell’intero processo produttivo dei semiconduttori, dalla progettazione e sviluppo alla produzione e al collaudo, ST garantisce la qualità, l’affidabilità e le prestazioni essenziali per le applicazioni spaziali e la produzione ad alto volume richiesta dalle costellazioni LEO.
Questo controllo end-to-end del processo consente inoltre una stretta collaborazione con i clienti per soddisfare le loro specifiche esigenze, progettando e realizzando soluzioni ASICS personalizzate, in particolare per i terminali utente. I terminali rappresentano il collegamento vitale tra gli utenti finali e i satelliti e devono fornire in modo affidabile una connettività ad alte prestazioni in diverse condizioni ambientali.”
Quale ruolo svolgono le tecnologie differenziate di ST all’interno dei terminali utente delle costellazioni LEO?
“Le comunicazioni satellitari LEO richiedono il tracciamento continuo dei satelliti in rapido movimento a bassa quota, richiedendo ai terminali utente di eseguire handover senza interruzioni. Questa capacità si basa sul beamforming RF avanzato tramite sistemi APAAS (Active Phased Antenna Array), attualmente operativi in banda Ku e in fase di evoluzione verso frequenze in banda Ka (10-30 GHz) per il collegamento satellite-utente.
I terminali utente devono orientare elettronicamente i fasci delle antenne per mantenere l’allineamento con i satelliti LEO in rapido movimento, un’impresa resa possibile da complesse architetture di antenne phased-array, che si basano su circuiti integrati RF specializzati.
La tecnologia BiCMOS di ST è fondamentale in questo contesto. Combinando le prestazioni ad alta frequenza e la linearità dei transistor bipolari con il basso consumo energetico e le capacità di integrazione del CMOS, BiCMOS offre soluzioni front-end RF compatte, efficienti dal punto di vista energetico e altamente affidabili. I componenti basati su BiCMOS migliorano l’amplificazione del segnale, il beamforming e il controllo del sistema, garantendo collegamenti di comunicazione robusti tra i satelliti LEO in rapido movimento e i terminali utente.
STMicroelectronics offre un portafoglio completo di tecnologie avanzate essenziali per i terminali utente nei sistemi di comunicazione satellitare LEO. Queste soluzioni sono progettate per soddisfare i severi requisiti di prestazioni, affidabilità ed efficienza delle moderne soluzioni di connettività satellitare.
Questa offerta include:
- Microcontrollori e processori resistenti alle radiazioni per un’elaborazione di bordo affidabile in ambienti spaziali difficili.
- Circuiti integrati di gestione dell’alimentazione ottimizzati per una regolazione efficiente della tensione e una conversione di potenza di livello spaziale.
- Componenti RF e a segnale misto, quali ricetrasmettitori ad alte prestazioni, amplificatori e convertitori, progettati su misura per carichi utili satellitari.
- Sensori MEMS che forniscono dati inerziali e ambientali precisi, essenziali per la navigazione, il controllo dell’altitudine e la stabilizzazione.
- Packaging avanzato che garantisce gestione termica, durata meccanica e protezione ambientale.
- Interfacce di connettività che consentono un’integrazione perfetta con i sottosistemi satellitari tramite protocolli di comunicazione standard.”
Qual è la natura della collaborazione di ST con gli operatori LEO?
“Celebrando un decennio di partnership con SpaceX, ST ha svolto un ruolo fondamentale nel plasmare il panorama della connettività LEO, che sta trasformando l’accesso a Internet globale. In qualità di fornitore tecnologico chiave per Starlink, ST fornisce un’ampia gamma di componenti a radiofrequenza, alimentazione, analogici e digitali essenziali per l’infrastruttura spaziale, le apparecchiature a terra e i terminali utente di Starlink. Questa collaborazione sfrutta le avanzate tecnologie di produzione BiCMOS e di packaging innovative di ST, fornendo miliardi di circuiti integrati per i sistemi di comunicazione LEO.
Oltre alla fornitura di componenti, questa collaborazione con SpaceX esemplifica un approccio di progettazione condivisa approfondito, che sviluppa soluzioni personalizzate, affidabili e di alta qualità per soddisfare le esigenze specifiche delle costellazioni LEO.
La creazione di una rete globale di connettività a banda larga contribuisce a ridurre il divario digitale, offrendo una connessione Internet a banda larga ad alta velocità affidabile e conveniente anche nelle aree remote, rurali e sottoservite, aumentando l’efficienza e la produttività di vari settori e promuovendo l’accessibilità globale.”
Qual è la visione di ST per il futuro del mercato dei satelliti LEO?
“Nel complesso, consideriamo il mercato dei satelliti LEO un’arena in rapida evoluzione, in cui tecnologie a semiconduttore avanzate, affidabili ed efficienti dal punto di vista energetico sono fondamentali per le infrastrutture di comunicazione di prossima generazione. Il continuo progresso delle costellazioni LEO alimenta la domanda di soluzioni di alta qualità e ad alto volume che offrano connettività a banda larga ad alta velocità e bassa latenza. Questa crescita determina la necessità di terminali utente più piccoli e più efficienti dal punto di vista energetico.
La connettività satellitare, ad esempio, sarà fondamentale per l’implementazione di sistemi di guida autonoma e altre funzionalità dei veicoli basate sui dati. L’architettura ibrida ottimale per i veicoli del futuro integra perfettamente reti cellulari satellitari e terrestri con l’edge computing per garantire una copertura continua e una solida resilienza.
La missione di STMicroelectronics è continuare a promuovere l’innovazione e la collaborazione per supportare la crescente domanda di miniaturizzazione, resilienza, interoperabilità e prestazioni per soddisfare i requisiti in espansione dell’ecosistema LEO.”
