1. I cambiamenti nella televisione

Sei anni fa la serie "Iwata Chiede" iniziò con Iwata Chiede - Wii¹ praticamente per caso. Non avrei mai immaginato che sarebbe continuata tanto a lungo. Adesso che abbiamo realizzato la console successiva a Wii, sono molto felice di avere la possibilità di tornare sull'argomento. Oggi inizia una serie di interviste in cui parleremo di come è stato realizzato l'hardware Wii U. Grazie per essere venuti qui oggi. ¹ la prima di una serie di interviste relative alla console Wii, iniziata alla fine del 2006 e portata avanti nella raccolta di "Iwata Chiede".

Grazie a lei per l'invito.

Innanzitutto prego ognuno di voi di presentarsi, sebbene Takeda-san non abbia bisogno di presentazioni: è il responsabile dello sviluppo software presso Nintendo.

Mi chiamo Takeda. La ringrazio per avermi invitato nuovamente qui.

Mi chiamo Shiota e sono del reparto Product Development della divisione Integrated Research and Development. Supervisiono l'intero sviluppo hardware per prodotti come la .

Stavolta la supervisione complessiva dello sviluppo hardware dev'essere stata come la realizzazione di una console domestica e di un dispositivo portatile allo stesso tempo! (ride)

Sì, è proprio così. (ride) Durante lo sviluppo del Wii U GamePad, mi sono orientato molto agli elementi delle console portatili, per cui mi sembrava di sviluppare due dispositivi, una console domestica e un sistema portatile allo stesso tempo.

Mi chiamo Kitano e lavoro al reparto Product Development della divisione Integrated Research and Development. Mi sono occupato della progettazione meccanica per lo sviluppo della console Wii U. Oltre al design della cassa, ho progettato anche l'impianto di raffreddamento ed elementi quali connettori e cavi.

Mi chiamo Akagi e lavoro anch'io al reparto Product Development della divisione Integrated Research and Development. Tutti i colleghi si sono occupati dell'hardware, mentre io ero incaricato del software. Tuttavia, quando parlo di software, non mi riferisco al programma finale di gioco, bensì ai programmi necessari per il testing nel processo di sviluppo della console.

Grazie. Nella realizzazione di un nuovo dispositivo di gioco, la cosa che richiede più tempo è la selezione e la valutazione dei componenti. Come è iniziata per Wii U?

Innanzitutto, per quanto riguarda i televisori in Giappone, tutto il paese è passato alla trasmissione digitale terrestre HD². Gran parte del mondo è passato all'HD, quindi si può affermare che l'HD è diventato il nuovo SD³. ² termine usato per indicare l'alta risoluzione (immagini con elevata qualità di definizione) in televisioni e altri dispositivi. I requisiti dell'HD includono un numero elevato di pixel d'immagine, numerose linee di scansione su 720 pixel e un rapporto d'immagine di 16:9. Le trasmissioni televisive, come il digitale terrestre e il digitale BS, con immagini ad alta risoluzione sono chiamate HDTV.³ termine usato per indicare la risoluzione standard (immagini con qualità di definizione standard) in televisioni e altri dispositivi. Il numero delle linee di scansione è inferiore a 720 pixel.

L'HD è diventato il nuovo standard.

Sì. D'altra parte la console Wii usa l'SD. Il progetto Wii U ha preso il via quando abbiamo pensato di adeguare il nuovo standard HD ai televisori domestici. La nostra filosofia è quella di fornire un prodotto utilizzabile da tutti nello stesso modo e nelle stesse circostanze in molte case diverse.

E così il vecchio connettore giallo⁴ per l'invio del segnale video da una console per videogiochi alla televisione è diventato HDMI⁵. Per alcuni versi era inevitabile che, con la trasformazione dei televisori, cambiassero anche le console per videogiochi abbinate. ⁴ uno dei connettori RCA (conosciuti anche come spinotti RCA) che generalmente costituiscono un cavo composito. Consente il passaggio dei segnali elettrici utilizzati per collegare i componenti audio e video. I connettori si distinguono per colore: il giallo serve per i segnali video compositi, mentre il rosso e il bianco per i segnali audio stereo. ⁵ interfaccia per l'immagine digitale standard e per l'entrata/uscita del suono per dispositivi domestici e attrezzatura AV. Consente in un singolo cavo la trasmissione e la ricezione combinata di segnali audio, video e di comando.

Esatto. E siccome è un dispositivo che si tiene in soggiorno 24 ore su 24, volevamo che la gente potesse farci diverse cose, oltre ad utilizzarlo per i videogiochi: cose che non si potevano fare con la console Wii. Abbiamo dovuto lavorare veramente tanto per creare un prodotto altamente performante ad un prezzo accessibile.

Somiglia un po' a quello che abbiamo detto nella sessione "Hardware Wii", riguardo al basso consumo energetico e alle elevate prestazioni⁶. ⁶ Takeda-san ha spiegato questo concetto nella sessione "Hardware Wii" di "Iwata Chiede": "Naturalmente la questione delle prestazioni non era di poco conto. Chiunque è in grado di realizzare basse prestazioni con un basso consumo energetico. Altri cercano elevate prestazioni con consumi altrettanto elevati. Tuttavia, nel caso del sistema Wii, soltanto Nintendo ha ricercato prestazioni elevate con un ridotto consumo energetico."

Sì. Sin dai tempi di Nintendo GameCube⁷, Nintendo ha sempre lavorato per migliorare l'efficienza limitando i consumi, e anche in questo caso è stato fatto lo stesso. ⁷ console domestica per videogiochi, uscita per la prima volta in Giappone nel settembre 2001.

Quale è stato stavolta il segreto per ottenere un basso consumo energetico pur consentendo prestazioni elevate?

Innanzitutto, l'adozione per la prima volta di una CPU multi-core⁸. Grazie alla presenza di svariati "core" o nuclei CPU in un singolo chip LSI, l'elaborazione dei dati avviene in modo molto più efficiente tra i nuclei CPU, con l'ausilio di una memoria interna altamente performante. Inoltre, adesso, ciò è possibile in modo molto efficiente a basso consumo energetico. ⁸ unità d'elaborazione centrale (CPU) con svariati nuclei d'elaborazione (hardware per l'esecuzione del software) per eseguire comandi nell'ambito di un singolo chip package.

E poi abbiamo adottato un MCM⁹. ⁹ componente con svariati chip esposti in silicone, chiamati coppie di chip, su un substrato.

Stavolta abbiamo sposato l'idea di utilizzare un MCM per la nostra console di gioco. In pratica l'MCM è il modulo in cui il chip CPU multi-core citato sopra e il chip GPU¹⁰ sono integrati per formare un componente. La stessa GPU ha molta memoria. Grazie a questo MCM, siamo riusciti a tagliare i costi del chip package e ad aumentare la velocità di scambio dati tra gli LSI, riducendo al contempo il consumo energetico. Inoltre, la divisione del lavoro ha consentito di contenere ulteriormente i costi. ¹⁰ chiamata anche scheda grafica o scheda video, è un chip speciale per monitor di computer per rendering e console di gioco.

Stavolta la vera sfida è stata integrare in un singolo package chip in silicone realizzati da diverse aziende di semiconduttori. Shiota-san, come diretto interessato in questo processo che ostacoli ha incontrato?

I chip LSI venivano effettivamente prodotti da aziende diverse, dunque quando insorgeva un problema era difficile isolarne la causa. Nell'analisi dei guasti, tutto avveniva all'interno dell'MCM, quindi individuare il problema era estremamente difficile.

Durante il funzionamento, tutto avviene all'interno di un'unica unità, pertanto è difficile osservare cosa accade.

Esatto. Ci siamo affidati all'esperienza di Renesas¹¹, IBM¹² e AMD¹³, che collaboravano con noi. Per isolare il problema abbiamo escogitato un modo per avere una minima quantità di segnale in uscita dall'MCM, così da poter verificare i segnali con una minima quantità di overhead¹⁴. ¹¹ produttore di semiconduttori con sede a Chiyoda, Tokyo. ¹² fornitore di prodotti e servizi per computer, con sede nello stato di New York. ¹³ azienda che si occupa di sviluppo, produzione e vendita di prodotti per computer, con sede in California. ¹⁴ risorse accessorie, richieste in più rispetto a quelle del processo originario.

Ma non dev'essere stato facile raggiungere questo punto.

No. Le decisioni le abbiamo prese basandoci sulle nostre esperienze precedenti, ma alcune cose le abbiamo notate solo quando abbiamo iniziato ad usare il modulo, e quindi abbiamo cominciato a fornire un feedback per aggiustare poco a poco ogni singolo punto.

C'erano diverse aziende coinvolte, dunque quando si verificava un'anomalia, ciascuna diceva "Non è colpa nostra".

Solitamente, quando si verifica un'anomalia, la si sistema in modo che non si verifichi più. Nel momento in cui i programmatori mettono in funzione un loro programma, lo avviano pensando "Funzionerà sicuramente!". E quando gli viene fatto notare che invece non funziona, pensano che il problema sia da qualche altra parte. Analogamente, mettendo assieme chip di diversi produttori di semiconduttori, è ovvio che ciascuno di essi pensi che il problema sia da qualche altra parte. Shiota-san, come ha affrontato questa situazione?

In pratica, ho adottato la politica "Dimostrami la tua innocenza".

Oh, interessante! (ride)

Innanzitutto, rispetto ai chip LSI prima dell'integrazione nel package, abbiamo lavorato ad una modalità di test che non lasciasse sfuggire nulla e ogni azienda ha creato un metodo estremamente solido. In questo modo è stato possibile ridurre notevolmente le possibilità d'errore. Inoltre, si sono impegnate a fornire le informazioni fondamentali per l'analisi delle anomalie sulla base dei dati concreti raccolti.

Questo processo ha funzionato senza problemi?

C'è voluto tempo per arrivare a quel punto. Inizialmente, si temeva che l'avvio di questo processo non avrebbe dato i risultati sperati e che l'investimento nella struttura produttiva sarebbe cresciuto a dismisura. Ma quando si uniscono le forze, emergono anche possibili soluzioni, infatti armeggiando un po' con le strutture esistenti, siamo giunti ad un metodo per test estremamente efficiente e siamo riusciti nel nostro intento.

Non esistono ancora molti esempi in cui tutti questi componenti chiave di un sistema sono raggruppati in un singolo chip.

Ce n'è qualcuno, ma non ci sono molti esempi analoghi di prodotti realizzati in serie con una CPU e una GPU di questo tipo in un package. Si tratta di un substrato MCM.

Questo singolo chip contiene il cuore della console, mentre nei sistemi Nintendo GameCube e Wii si trattava di componenti separati. Ha concentrato la sua attenzione sull'MCM perché pensava che ne valesse la pena?

Sì. Come ha detto Takeda-san, ridurre il consumo energetico è stato il nostro obiettivo fin dalla console Nintendo GameCube. Integrando i chip LSI in questo piccolo package, l'energia necessaria per la comunicazione tra gli LSI è calata drasticamente.

Rispetto all'energia necessaria tra i chip fisicamente separati tra loro sulla scheda, in un modulo piccolo è possibile ottenere lo stesso risultato con molta meno energia. Inoltre, si riduce la latenza con un aumento della velocità.

Sì. Poi, integrando il tutto in un singolo package molto piccolo, è possibile ridurre anche il footprint sulla scheda della CPU. E io volevo riuscirci a qualsiasi costo, anche per le nuove opportunità che avremmo ottenuto per la miniaturizzazione della cassa!