《電子技術(shù)應(yīng)用》
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“百變”的芯片設(shè)計(jì)才能跟上物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的潮流

2017-08-06

在整體物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中所包含的終端技術(shù)非常多且復(fù)雜,,因此并沒(méi)有單一的芯片或裝置技術(shù)能夠含括整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的需求,,顯示這是一個(gè)集眾多技術(shù)、服務(wù)以及市場(chǎng)在一身的龐大科技領(lǐng)域,。所有這些均連結(jié)至互聯(lián)網(wǎng),,未來(lái)隨著物聯(lián)網(wǎng)定義的持續(xù)演進(jìn),,物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計(jì)也將持續(xù)見(jiàn)到演進(jìn)及變革。

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智能家居等物聯(lián)網(wǎng)終端應(yīng)用領(lǐng)域,,成為一龐大資料搜集區(qū)塊

據(jù)SemiEngineering網(wǎng)站報(bào)導(dǎo),,物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域與移動(dòng)裝置領(lǐng)域或其他科技應(yīng)用領(lǐng)域不同的是,移動(dòng)裝置等領(lǐng)域更適合于單一特定應(yīng)用并重復(fù)使用之,,物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域則有更多的一般目的版本,,在部分情況下將會(huì)進(jìn)行具體的設(shè)計(jì),并試圖針對(duì)其他市場(chǎng)領(lǐng)域再度運(yùn)用,。由于物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域更加廣泛,、規(guī)模也持續(xù)在增加,因此未來(lái)將可見(jiàn)到針對(duì)特殊應(yīng)用的更多特殊設(shè)計(jì)問(wèn)世,。

為了描述出一個(gè)完整的物聯(lián)網(wǎng)體系,,將需要建構(gòu)一個(gè)三層的架構(gòu),其一包含服務(wù)器與云端零組件,、其二為介于物聯(lián)網(wǎng)邊緣裝置(edgedevice)與云端之間的網(wǎng)關(guān)零組件,,其三則是作為真實(shí)世界與網(wǎng)絡(luò)之間鏈接的物聯(lián)網(wǎng)邊緣裝置,,此即各類(lèi)終端物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品,如智能家居產(chǎn)品線等,。

雖然上述過(guò)程看似有其邏輯性,,不過(guò)在物聯(lián)網(wǎng)邊緣裝置方面,許多情況下卻是由效能較差的傳感器來(lái)搜集數(shù)據(jù),,再傳送這些資料至云端供進(jìn)行分析處理,,有時(shí)候甚至傳送速度太慢以至于無(wú)法將全數(shù)數(shù)據(jù)上傳云端,這便形成了為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)芯片或傳感器時(shí)變得非常困擾的情況,。

一方面這些物聯(lián)網(wǎng)邊緣裝置成本不能太高,,但在部分物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)又需要這些裝置不僅具可靠性又必須安全,且還必須符合大量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,,如在汽車(chē)領(lǐng)域還必須符合諸如ISO26262等多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn),、在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)領(lǐng)域符合OMAC及OPC等工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等,這些都為物聯(lián)網(wǎng)裝置在正式問(wèn)世前增加許多成本及時(shí)間,。

特別是在移動(dòng)電子領(lǐng)域,,這些物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)上還需要非常省電及延長(zhǎng)電池續(xù)航力,這就需要復(fù)雜的電源管理技術(shù),,如此也將進(jìn)一步提高成本及復(fù)雜性,更不用提這些裝置需要具備足夠的效能完成任務(wù),。

為了在降低成本且維持效能情況下開(kāi)發(fā)適合物聯(lián)網(wǎng)邊緣裝置搭載的芯片及傳感器等零組件,,運(yùn)用摩爾定律(Moore’sLaw)將微處理器持續(xù)微縮,如將物聯(lián)網(wǎng)芯片從現(xiàn)行55納米及40納米技術(shù)水準(zhǔn),,提升至40納米及28納米水平,,將有助于降低成本。

若要提升安全性,,芯片設(shè)計(jì)也必須改進(jìn)至采用32位,;另如將多個(gè)傳感器封裝至單一叢集以創(chuàng)造規(guī)模經(jīng)濟(jì),也是一個(gè)能夠降低成本的方式,。畢竟這些邊緣裝置必須針對(duì)各日常生活應(yīng)用領(lǐng)域客制化設(shè)計(jì)與打造,,存有各式復(fù)雜的設(shè)計(jì)要求,甚至有時(shí)存在著高量產(chǎn)需求,,因此壓低成本將有其幫助,。

隨著邊緣裝置搜集到更多數(shù)據(jù),網(wǎng)關(guān)會(huì)無(wú)法負(fù)荷將如此大量數(shù)據(jù)都傳送至云端,、再由云端進(jìn)行分析處理的任務(wù),,這也因此對(duì)中階運(yùn)算平臺(tái)形成需求性,這類(lèi)平臺(tái)適合介于云端與邊緣裝置之間,,可成為智能或簡(jiǎn)單的網(wǎng)關(guān),、或是作為邊緣服務(wù)器等,。

此外,讓邊緣裝置導(dǎo)入人工智能(AI)芯片直接就近處理大量數(shù)據(jù),、無(wú)需再上傳數(shù)據(jù)至云端,,也是解決此一問(wèn)題的辦法之一,前提是要開(kāi)發(fā)出具足夠處理分析能力的AI芯片,。云端接收到的邊緣裝置搜集數(shù)據(jù)往往不一致且龐大,,這類(lèi)資料可能在AI上作為模式識(shí)別的一部分,或只能進(jìn)行不適合于量子化學(xué)軟件Gaussian分布的像差篩選,。

為解決此問(wèn)題,,芯片制造商與系統(tǒng)業(yè)者開(kāi)始為邏輯與傳輸量設(shè)計(jì)全新的架構(gòu),在同樣情況下將部分處理過(guò)程轉(zhuǎn)移至網(wǎng)絡(luò)中,,或甚至導(dǎo)入各類(lèi)型內(nèi)存,。


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