Iwata fragt: Ein Blick in das Innere der Wi U

In der aktuellen Iwata fragt-Folge wird ein genaues Auge auf die Hardware der Wii U geworfen. Dazu veröffentlicht Nintendo Bilder einiger Bauelemte und auch eine transparente Konsole haben die Mitarbeiter zum Interview mitgenommen. Diese ist natürlich nur ein Exemplar zur Ansicht und gibt es nicht zu kaufen. Sollte irgendwann einmal eine durchsichtige Version erscheinen, müssen wir uns so oder so noch gedulden. Werfen wir also zunächst einen Blick auf die Unterhaltung zwischen den Herren Iwata, Takeda, Shiota und Kitano:

Iwata: Vor sechs Jahren begann die Iwata fragt-Reihe praktisch aus Zufall mit der Folge „Die Hardware der Wii-Konsole"¹. Ich habe nie gedacht, dass sie so lang fortbestehen würde. Nun, da wir eine Nachfolger-Konsole zur Wii hergestellt haben, bin ich sehr dankbar für diese Möglichkeit, wieder eine Unterhaltung zu führen.

¹Die Hardware der Wii-Konsole: Das erste in einer Reihe von Interviews in Zusammenhang mit der Wii-Konsole, die im September 2006 begann und zur fortsetzenden „Iwata fragt“-Reihe führte.

Heute beginnt eine Folge, in der ich danach fragen möchte, wie die Wii U-Hardware hergestellt wurde. Vielen Dank, dass Sie heute gekommen sind.

Alle: Vielen Dank, dass Sie uns eingeladen haben.

Iwata: Stellen Sie sich bitte zuerst selbst vor. Herr Takeda braucht nicht noch einmal vorgestellt werden, aber er ist ein Mitarbeiter bei Nintendo, der verantwortlich für die Hardware-Entwicklung war.

Takeda: Ich bin Takeda. Ich danke Ihnen, mich wieder bei sich zu haben.



Shiota: Ich bin Shiota von der Produktentwicklungsabteilung des integrierten Forschungs- und Entwicklungsbereiches. Ich beaufsichtige die allgemeine Hardware-Entwicklung für solche Produkte wie die Wii U-Konsole und das Wii U-GamePad

Iwata: Diesmal muss die Beaufsichtigung der allgemeinen Hardware-Entwicklung sich angefühlt haben, als würde man gleichzeitig eine Heimkonsole und ein Handheldgerät herstellen! (lacht)

Shiota: Ja, das hat es gewiss! (lacht) Ich griff bei der Entwicklung des Wii U-GamePads auf Handheld-Elemente zurück, daher fühlt es sich an, als hätte ich zwei Geräte entwickelt, eine Heimkonsole und einen Handheld gleichzeitig.

Kitano: Ich bin Kitano von der Produktentwicklungsabteilung des integrierten Forschungs- und Entwicklungsbereiches. Ich war beteiligt am technischen Design für die Entwicklung der Wii U-Konsole. Abgesehen vom Hüllendesign habe ich auch am Thermodesign gearbeitet und Bauteile wie die Stecker und Kabel entworfen.

Akagi: Ich bin Akagi, ebenso von der Produktentwicklungsabteilung des integrierten Forschungs- und Entwicklungsbereiches. Alle anderen arbeiteten an der Hardware, aber ich war beauftragt für die Software. Wenn ich sage „Software“, meine ich jedoch nicht Software, die die Leute spielen, sondern eher, dass ich beauftragt war, Programme zu testen, die notwendig im Entwicklungsprozess der Konsole waren.

Iwata: Vielen Dank. Wenn man ein neues Spielgerät herstellt, ist das zeitaufwändigste die Auswahl und Prüfung der Teile. Wie begann das bei der Wii U?

Takeda: Zunächst einmal, was das japanische Fernsehen angeht, war der Übergang zur Digital HD² terrestrischen Übertragung [Übertragung über Haus- oder Zimmerantenne im Gegensatz zu Kabel- und Satellitenfernsehen] in ganz Japan abgeschlossen. Und auch weltweit haben viele zu HD TV-Geräten gewechselt, also könnte man sagen, dass HD das neue SD³ geworden ist.

Iwata: HD ist Standard geworden.

²HD (High Definition): Dieser Ausdruck bezeichnet eine hohe Auflösung (Bilder hoher Qualität) in Fernsehern und anderen Geräten. Voraussetzungen für HD beinhalten eine hohe Anzahl an Bildpixeln, über 720 Abtastzeilen und ein Bildformat von 16:9. Fernsehübertragung wie die terrestrische Übertragung, digital und BS digital, welche hochauflösende Bilder bereitstellt, wird HDTV genannt.

³SD (Standard Definition): Dieser Ausdruck bezeichnet Standard-Auslösung (Bilder von Standard-Qualität) in Fernsehern oder anderen Geräten. Die Anzahl der Abtastzeilen liegt unter 720.

Takeda: Ja. Aber auf der Gegenseite unterstützt die Wii nur SD. Die Wii U-Entwicklung begann damit, dass wir dachten, wir sollten uns an den neuen HD-Standard anpassen, um jeden die Vorteile von Heim-HD-Fernsehern genießen zu lassen. Unsere Philosophie ist, dass wir etwas machen wollen, was jeder auf die gleiche Weise unter denselben Umständen in möglichst vielen verschiedenen Haushalten genießen kann.

Iwata: Und der alte gelbe Stecker⁴ für das Videosignal zum Fernseher von einer Videospielkonsole wechselte zu HDMI⁵. In gewisser Hinsicht war es unvermeidlich, dass wenn sich die Fernseher verändern, die Videospielkonsolen, die mit ihnen gepaart sind, sich ebenso verändern würden.

_⁴Gelber Stecker: Einer der RCA-Stecker (auch „Buchsen“ genannt) und normalerweise als Teil der Composite-Kabel bezeichnet. Er wird für die Beförderung der elektrischen Signale verwendet, um Audio- und Videogeräte zu verbinden. Die Stecker sind durch Farben getrennt, mit Gelb für Composite Video-Signale und Rot und Weiß für Stereo Audio-Signale.

⁵HDMI (High Definition Multimedia Interface): Dies ist eine Standard -Bild- und Sound-Input/Output-Schnittstelle für für Heimgeräte und AV-Geräte. Sie ermöglicht gemeinsames Senden und Empfangen von Video-, Audio- und Steuersignalen mit einem einzigen Kabel.

Takeda: Das ist richtig. Und da es ein Gerät ist, das man in seinem Wohnzimmer 24 Stunden am Tag hat, wollten wir, dass die Leute verschiedene Dinge über das Videospielen hinaus genießen, die wir mit der Wii nicht völlig erreichen konnten. Wir mussten wirklich viel nachdenken, um die Wii U zu einem erschwinglichen Preis anbieten zu können, während wir gleichzeitig die solide Leistung des Spielcomputers erreichen.

Iwata: Das ist ähnlich dem Konzept, über das wir in „The Wii Hardware“ diskutiert haben, hinsichtlich des geringen Energieverbrauchs und hoher Leistung⁶.

⁶Geringer Energieverbrauch und hohe Leistung: Herr Takeda erklärte dieses Konzept in der Folge „The Wii Hardware“ von „Iwata fragt“: „Selbstverständlich war die Frage nach der Leistung nicht zweitrangig. Jeder kann geringe Leistung mit geringer Energie realisieren. Andere zielen auf hohe Leistung und hohe Energie. Mit der Wii jedoch verfolgte Nintendo allein hohe Leistung mit geringem Energieverbrauch“.

Takeda: Ja. Seit dem Nintendo GameCube⁷ hat Nintendo sich damit befasst, wie die Leistungsfähigkeit des Spielcomputers verbessert werden kann bei eingeschränktem Energieverbrauch, und dies war gleichbleibend bei diesem Design-Konzept.

⁷Nintendo GameCube: Eine Videospielkonsole für zu Hause, die zuerst im September 2001 erschien.

Iwata: Was war diesmal der Schlüssel zum Erreichen von geringem Energieverbrauch und hoher Leistung?

Takeda: Zunächst einmal die erstmalige Übernahme eines Multicore-Prozessors⁸. Durch mehrere CPU-Kerne in einem einzigen LSI-Chip können Daten zwischen den CPU-Kernen und mit der hohen Dichte auf dem Chip-Speicher viel besser verarbeitet werden und können sehr effizient mit geringem Energieverbrauch verarbeitet werden. Und dass wir ein MCM⁹ übernommen haben. Diesmal haben wir die Idee, ein MCM für unsere Spielkonsole zu nutzen, sehr gern übernommen. Im MCM ist der besagte Multicore-Prozessor-Chip und der GPU-Chip¹⁰ ein einer einzigen Komponente eingebaut. Der GPU selbst beinhaltet auch einen ziemlich großen Chipspeicher. Aufgrund dieses MCM kostet das Paket weniger und wir konnten den Datenaustausch unter zwei LSIs beschleunigen, während wir den Energieverbrauch verringerten. Und auch die internationale Arbeitsteilung im Allgemeinen war kostengünstig.

⁸Multicore-Prozessor: Eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) mit mehreren Prozessorkernen (Hardware zum Ausführen von Software) zur Befehlsausführung in einem einzigen Chip-Modul.

⁹MCM (Multi-Chip-Modul): Eine Komponente mit mehreren Silizium-Chips, „Nacktchips“ genannt, die auf einer einzigen Basis montiert sind.

¹⁰GPU (Grafikprozessor): Auch Grafikchip oder Videochip genannt, ist ein spezieller Chip zum Darstellen von Computer.- und Spielkonsolen-Displays.

Iwata: Eine große Herausforderung war diesmal, Silizium-Chips, die in verschiedenen Halbleiterwerken hergestellt wurden, in ein Paket zu bringen. Herr Shiota, als die Person, die dies tatsächlich wahrmachen musste, auf welche Hürden sind Sie gestoßen?

Shiota: Die LSI-Chips wurden in verschiedenen Unternehmen hergestellt, wenn also ein Defekt auftrat, war es schwierig, den Grund zu isolieren. In Defektanalysen war dieser im Inneren des MCM, daher war es unglaublich schwierig, das Problem herauszubekommen.

Iwata: Wenn es tatsächlich funktioniert, ist alles in einem kleinen Gerät, sodass man nicht einfach beobachten kann, was passiert.

Shiota: Richtig. Wir stützten uns wirklich auf die Erfahrung von Renesas¹¹, IBM¹² und AMD¹³, die mit uns kooperierten. Zum Isolieren des Problems entwickelten wir einen Weg, eine minimale Signallaufzeit außerhalb des MCM herzustellen, sodass wir das Problem mit dem Minimum an Overhead¹⁴ belegen konnten.

¹¹Renesas Electronics Corporation: Ein Halbleiterkonzern mit Hauptsitz im Bezirk Chiyoda, Tokio

¹²International Business Machines Corporation: Ein Unternehmen, dass computerbezogene Dienstleistungen und Produkte anbietet. Hauptsitz ist im Bundesstaat New York.

¹³Advanced Micro Devices, Inc.: Ein Unternehmen, das die Entwicklung, Produktion und den Verkauf von computerbezogenen Produkten anbietet. Hauptsitz ist im Bundesstaat Kalifornien.

¹⁴Overhead: (steuernde und protokollierende) Zusatzdaten, die für die Verarbeitung der eigentlichen Daten (der Nutzdaten) benötigt werden.

Iwata: Aber es muss nicht einfach gewesen sein, diesen Punkt zu erreichen.

Shiota: Nein. Wir haben Entscheidungen getroffen, indem wir Fakten über unsere bisherigen Erfahrungen sammelten, aber wir bemerkten keine Dinge, bis wir es tatsächlich in Betrieb hatten, also mussten wie Feedback geben und uns wiederholt durch solche Bereiche durcharbeiten.

Takeda: Es waren alles verschiedene Unternehmen, wenn es also zu Defekten kam, hieß es „Das steht nicht in unserer Verantwortung.“

Iwata: Normalerweise würde man, wenn es Mängel gibt, diese beheben, damit dies in erster Linie nicht passiert. Im Moment, in dem Programmierer ein Programm ausführen, das sie gemacht haben, kommen sie zu dem Schluss „Natürlich wird das funktionieren!“. Und wenn man ihnen sagt, dass es nicht funktioniert, denken sie „Es muss ein Problem irgendwo anders sein.“ Auf dieselbe Weise, wenn man Chips, hergestellt von verschiedenen Halbleiterkonzernen , zusammenpackt, ist es nur natürlich für jeden, zu denken „Das Problem muss irgendwo anders sein.“ Herr Shiota, wie sind Sie damit umgegangen?

Shiota: Einfach ausgedrückt, übernahm ich die Politik von „Beweisen Sie Ihre eigene Unschuld.“

Iwata: Oh, das klinkt interessant! (lacht)

Shiota: Erstens haben wir in Bezug auf die LSI-Chips vor der Aufnahme in das Paket versucht, einen Weg zu schaffen, sie zu testen, ohne dass wir etwas übersehen, und jedes Unternehmen entwickelte eine extrem robustes Verfahren. So war es für sie möglich, die Möglichkeit an Fehlern erheblich zu senken. Sie waren nett genug, die überaus wichtigen Informationen für Defektanalysen basierend auf den soliden Daten, die sie erstellten, bereitzustellen.

Iwata: Ist dieser Prozess reibungslos vonstatten gegangen?

Shiota: Es hat gedauert, diesen Punkt zu erreichen. Das hatte den Effekt, dass anfangs die Rede davon war, dass wenn wir an einen bestimmten Prozess setzten, wir nicht in der Lage sein würden, viel zu erreichen oder dass sich die Investitionen in Produktionsanlagen sich aufblähen würden. Aber wenn man die Köpfe zusammensteckt, präsentieren sich Lösungen von selbst, sodass wir durch kleines Hantieren mit bestehenden Testeinrichtungen ein extrem effizientes Testmuster fanden und es schafften.

Iwata: Es gibt immer noch nicht viele Beispiele, bei denen all diese Schlüsselkomponenten eines System in einem einzigen Chip eingebaut sind.

Shiota: Es gibt ein paar, aber es gibt nicht viele Beispiele von solch einer Massenware wie diese mit einer CPU und GPU dieses Kalibers in einem Paket. Das ist die MCM-Basis.

Iwata: Dieser einzige Chip beinhaltet das Herz der Konsole. Beim GameCube und bei der Wii wurden sie in zwei Chips getrennt. Ist der Grund, dass Sie sich auf ein MCM fokussierten, dass Sie dachten, das Ergebnis ist es wert?

Shiota: Ja. Wie Herr Takeda sagte, ist die Verringerung des Energieverbrauchs unser Standpunkt seit dem GameCube. Durch das Einsetzen von LSI-Chips in dieses kleine Paket fiel die Energie, die benötigt wird für die Kommunikation zwischen den LSI-Chips drastisch.

Iwata: Verglichen mit dem Strom, der zwischen Chips in separaten physischen Positionen auf der Platte fließt, kommt man mit weniger Energie in einem kleinen Modul aus.

Shiota: Ja. Und dadurch, dass wir sie in ein kleines Paket setzen, können wir den Fußabdruck auf der CPU-Platine verkleinern. Ich wollte alles tun, was einen Beitrag leisten konnte zur Verkleinerung des Gehäuses!

Iwata: War es von Anfang an ein Ziel, das Gehäuse kleiner zu machen? Herr Kitano?

Kitano: Ja. Von Beginn der Entwicklung an hab uns Herr Takeda die Aufgabe, die Konsole zur „Stagehand“ zu machen, gewissermaßen eine unauffällige Rolle hinter den Kulissen.

Iwata: Aber die Mitarbeiter, die sich die Struktur der Hülle ausgedacht haben, hatten vielleicht etwas Probleme, motiviert zu bleiben, wenn Ihnen gesagt wurde, dass das, woran sie so hart arbeiteten, nicht mehr als eine „Stagehand“ ist, sodass es eine ziemlich schwierige Aufgabe gewesen sein muss.

Kitano: Ja. Ich konnte verstehen, was Herr Takeda meinte, aber für die Verantwortlichen war es ein wenig freudlos und wir gingen unserer Arbeit ernst nach.

Iwata: Ernst. (lacht) Eine Stagehand zu sein, geht mit einer eigenen Art von Stolz einher.

Kitano: Ja. (lacht) Und die Wii U hat das GamePad, also übernahmen wir eine Politik von drastischem Reduzieren der Eigenschaften der Hauptkonsole, die sie noch weniger hervorstechen ließ. (lacht)

Iwata: Nichtsdestoweniger ist es ein sehr viel stärkeres Gerät als die Wii, also müssen Sie verschiedene Lösungen entwickelt haben für Probleme, die das Thermodesign und die Größe des Gehäuses betreffen.

Kitano: Sicher haben wir das! Wir sprachen bereits über die LSI-Chips, aber eine bedeutende Veränderung war, dass wir nur eine Hitzequelle hatten. Die Wii hatte zwei, sodass wir beide kühlen mussten. Dieser ist für die Wii und dieser der für die Wii U, aber um die Wärme abzuleiten mussten wir einen Kühlkörper¹⁵ wie diesen einbauen.

¹⁵Kühlkörper: Metallplatten, um Wärme abzuleiten. Sie sind oft in Stifthalterform gehalten mit Vorsprüngen, die Flossen genannt werden.

Verglichen mit der Wii hat die Wii U ungefähr die dreifache Menge an Wärme, also mussten wir uns wirklich den Kopf zerbrechen. Wir dachten über Lösungen nach, wie den Ventilator zu vergrößern und die Lüfterdrehzahl zu erhöhen. Wir führten mehrmals Hitzetests mit Prototypen durch und optimierten die Anordnung der Luftlöcher.

Ein anderes kleines Detail ist die Lüfterhaube auf der Rückseite des Ventilators. Wir mussten viel Arbeit in die Verbesserung der Effizienz setzen, sodass wir sie dünner machten und das Innere so abschrägten, dass die Luft reibungsloser entweichen konnte.

Iwata: Ich verstehe. Dies ist wie ein Artikel, in dem ein neues Produkt aufgebrochen und darüber Bericht erstattet wird! (lacht) Es ist nicht so, dass sie eine einzige magische Idee haben. Vielmehr betreiben Sie großen Aufwand, indem Sie eine Reihe von Verbesserungen schaffen, um sie trotz der erzeugten Hitze relativ kompakt zu gestalten.

Kitano: Richtig. Hinsichtlich der Hitzetests ging die Zahl über 2.000.

Iwata: Huch? Zweitausend?! Ich dachte nicht, dass es so viele sein würden!

Kitano: Ein Test dauert ungefähr eine Stunde, wir haben also sehr viel Zeit in das Testen auf dem Weg zur gegenwärtigen Form investiert.

Takeda: Wir machen auch Ventilator-Rausch-Tests, es kostet also viel Zeit.

Kitano: Ja. Wenn man die Lüfterdrehzahl erhöht, macht es mehr Lärm, also stellten wir sicher, dass wir herausfanden, wie starkes Rauschen akzeptabel beim Spielen war. Das Einstellen der Lüfterdrehzahl verändert nicht nur den Geräusch- sondern auch den Wärmepegel. Unser Ziel war es, zu sehen, wie effizient wir dir Wärme ableiten konnten, also wandten wir uns einer Sachen nach der nächsten zu.

Iwata: Ich würde vermuten, es ist am vorteilhaftesten, die Wärmequelle des Kerns neben dem Ventilator zu platzieren, richtig? Es ist wichtig, dass viel Luft durch den Kühlkörper strömt, oder?

Kitano: Ja. Der Basisaufbau ist, dass sich der Kühlkörper über dem MCM befindet und der Ventilator ist direkt dahinter. Es ist vorteilhaft für die Wärmeableitung, mehr Luft im Kühlkörper zu haben. Jedoch haben wir durch Tests erfahren, dass man die Wärme ableiten muss, während man eine bestimmte Anzahl an Luftwegen sicher, sonst ist es nicht effizient.

Iwata: Aber in dieser Position behindert das Laufwerk die Luftroute. Das ist rein mein persönliches Interesse...

Kitano: Ja, als Ergebnis also...


Iwata: Oh! Sie ist durchsichtig! Cool!

Alle: (lachen)

Iwata: Sie müssen sie mir verkaufen! (lacht)

Alle: (lachen)

Kitano: Im Wesentlichen ist das ein Abzug und das ein Einlass.

Iwata: Oh, so fließt die Luft also. Das Ganze, einschließlich der Struktur, erlaubt es der Luft, effizient zu fließen und Wärme abzuleiten.

Kitano: Der Haupteinlass ist auf der Seite, aber um den Luftstrom zu unterstützen, gibt es auch Öffnungen oben und unten. Und, ähm... entschuldigen Sie, dass ich damit so prahle (lacht), aber sehen Sie das Teil mit all den feinen Löchern drinnen? Das nennt man einen Kühlkörper-Schild. Er unterdrückt die elektrischen Wellen von der Platte.

Iwata: Die Wärme muss abgeleitet, aber die elektrischen Wellen im Innern gefangen gehalten werden. Der Bereich der Löcher ist wirklich groß, aber das Geflecht ist verhältnismäßig fein.

Kitano: Ja. Es sind besonders viele runde Löcher. Die Bearbeitung dieses Teils war ziemlich mühsam.

Iwata: (die transparente Hülle nah an sich haltend) Wenn ich es so betrachte, kann ich sagen, dass hier viel eingebaut wurde!

Kitano: Ja, das wurde es! (lacht)

[...]

Quelle: Übersetzung nach "Iwata asks - Wii U: The Concole"