• 如何确保汽车电子系统的功能安全性?KungFu MCU从自研内核开始实现底层安全设计

    如何确保汽车电子系统的功能安全性?KungFu MCU从自研内核开始实现底层安全设计

    从18年19年越过车市寒冬,到20年国产造车新势力全面发力,再到21年当前面临的车企缺芯困窘。其实背后已经发生了变化:汽车的智能化体验迈进了新的阶段;一辆车上包含的芯片成本和数量越来越高;供应链也不再是严格的逐层级供应服务,造车新势力为代表的车企的话语权提升。这些变化对于汽车电子芯片供应商,尤其是国产厂商的利好很多,例如 芯旺微电子(ChipON)当前就处在一个很好的市场机遇中。在近日的上海慕尼黑电子展中,芯旺微带着其重点汽车级MCU产品和应用解决方案亮相,芯旺微FAE总监卢恒洋接受记者采访进行了精彩的分享。 *芯旺微FAE总监卢恒洋* 自研内核才能从底层确保功能安全 如果是第一次接触芯旺微KungFu系列产品 ,不论是KungFu8还是KungFu32,都让人疑惑自研内核的意义何在?寻求产品的差异化可以从内部集成不同的资源和外设来实现,像诸多XX32产品一样。但在汽车电子的应用中,卢恒洋表示自研内核是必须的技术路线。汽车电子领域对于芯片的功能安全性要求较高,通过自研内核才可以将这些功能安全在底层实现,确保足够的安全等级。据卢恒洋介绍,KungFu32内核开发的车规级的MCU有很多的针对于汽车领域的汽车电子的规范和要求,包括ECC校验,这都是汽车电子非常注重的存储安全的设计。还有故障检测、双看门狗保障系统的可靠运行,这也都是汽车电子所需要的安全规范要求。仔细观察就可以看到,车轨级芯片的自研IP是一种非常必要的做法。业内譬如TI的Jacinto系列、瑞萨的R-Car系列、英飞凌TriCore的AURIX系列等。卢恒洋表示:真正商用化能够用于更高更安全等级的应用中,ChipON还是希望能够采用自主的功夫处理器内核,在这个基础上为汽车电子提供具备更高功能安全等级、更高性能的MCU产品,这是ChipOn的自研内核产品的重要思路。 目前ChipON在汽车电子方面的主要应用方向是车身控制,包括车载、智能座舱、TBOX、OBC车载充电机、DCM等等车身控制,还包括汽车的电源电机控制相关的方案。除了安全外,功夫32内核的另一大优势是做到了功耗与性能的更好的兼容,体现在产品上就是动态功耗做到了很低,在120Mhz主频下,整体芯片功耗只有7.5mA。 MCU在汽车电子市场仍具有很大增长力 目前我国国内每年制造约2500万辆车,每辆车上用到的MCU的数量大概在50颗左右,如果看C级轿车有可能会应用到100颗MCU。如果芯片厂商在一辆车可以覆盖足够多的应用,那么销售额就可以获得很大的增长。 另外随着域控概念的深入,每台车上MCU的重要性和数量也会愈来愈大。据卢恒洋分享,随着汽车智能化程度提升,域控的安全性是一个非常关键的点。系统整体复杂性提升,电源域也随之愈发复杂,车里包含48V、24V、12V、5V、3.3V不同电压的电源与,随着后期芯片工艺变化 ,这种电压系统会变得更为复杂化。这时候MCU的特性——实时监控、实时控制,就可以很好地来完成不同电源域的监控与控制,做到实时响应。 在谈及自研内核MCU的上手难度和开发者的即有设计迁移的问题上,卢恒洋表示这不会成为一个问题。ChipON提供了标准外设库函数,底层也已经做好了分配,流行的Eclipse也已经支持。用户在进行开发的时候,不需要考虑底层的东西,很多客户在1、2个月非常短的时间内就可以实现整个样机的开发、产品的开发工作。

    时间:2021-04-16 关键词: 汽车电子 MCU ChipON

  • ST黑科技:连接器或将被这项技术替代!

    ST黑科技:连接器或将被这项技术替代!

    连接器遍布每个人的生活每个角落,手机的充电插槽、电脑的USB接口、HDMI接口、DVI接口等。这些连接部位能否无孔化设计,赋能产品“一马平川”般丝滑? 近期,在慕尼黑电子展上,21ic中国电子网记者了解到ST(意法半导体)通过毫米波实现了非接触式的连接器,亚太区微控制器及数字产品事业群射频通信产品部产品市场经理Danny Sheng为记者介绍了这种黑科技。 真正能够替代连接器的黑科技 这项黑科技便是ST60,ST称之为毫米波非接触式连接器。有别于传统的BLE产品,这项技术是超高带宽、低功耗、近距离、点对点的无线连接器。需要强调的是,ST60目标是成为甚至替代连接器,而它是一款无需任何协议的物理传输产品。 Danny为记者介绍表示,ST60相当于是Wi-Fi技术的简化,这项技术早前来源于10年前Wi-Fi直连60GHz的标准。实际上其他科技公司也有类似的发现,在市场和客户验证下毫米波非接触式连接器日趋成熟。 与Wi-Fi不同的是,ST60去掉了Wi-Fi协议。对此Danny为记者解释,Wi-Fi兼容的越多,里面的逻辑和代码就越多,这些都会增大芯片的面积、成本和功耗。而在去掉Wi-Fi协议后,只需继承60GHz部分即可,这样无效数据可以压到最低。经过这样的简化,最终ST60可以拥有5Gbps的实际最高有效速率,同时功耗也可以控制在几十毫瓦内。 “之所以选用60GHz这一频段,是因为60GHz属于较为纯净的频段,频谱特性赋予了ST60稳定的抗干扰性”,Danny强调,60Ghz在大气中的衰减是非常高的,因此利于短距离低能量的传输。除此之外,60GHz频率上下有很大范围的空白频段资源,为大数据传输提供有力的支撑。 “毫米波本身拥有方向性强的特性,更有效的降低了相互干扰的可能性。”实际上,近年来毫米波技术产品如雨后春笋般浮现,这也是毫米波技术的一次精准有效的应用。 从另一个方面来讲,毫米波的方向性与60GHz的特性也铸就了ST60自身的高可靠性和高抗干扰性。Danny强调表示,提到干扰,60GHz这一频段本身较为纯净,不存在明显的干扰。另外,ST60的传输距离在几个厘米,传输距离较近,能量会在几厘米之外衰减为零,这更有效的降低了干扰的可能性。ST对品质的要求一直是非常高的,通过去年在无线电委员会测试中心的60GHz不同技术交叉实验中的报告显示,应用层面没有显示相互干扰的情况。 兼具高速传输和低功耗是这项技术脱颖而出的最大优势。纵观无线技术,ST60的数据效率远高于其他无线技术,并且拥有Wi-Fi、蓝牙不具备的近距离高功效数据及视频传输能力。从功耗上来讲,几十毫瓦的功耗也低于大部分无线传输技术,虽然NFC拥有更低的功耗,但伴随的也是较低的数据传输效率,ST60的6.25GHz的传输速率甚至是NFC传输速率的成几十万倍。 纯物理连接、无需协议是这项技术能够称之为连接器的最大原因。Danny为记者解释,ST60是一个纯硬件的芯片,没有任何的软件需要配置,整个过程纯粹是将物理信号转换成射频信号发射出去,与此同时ST60A2是一片半双工芯片,既可以收也可以发。“当然在其中也有一些设计难度在天线上,不过ST已与合作方帮助客户想到这个问题,与合作方共同推出了相关模块”,Danny坦言。 ST60的产品型号和计划 从型号上来说,目前来说ST60A2已进入客户和工业量产阶段,ST60A3已有工程样板,将在2021年Q4进入量产阶段,ST60B3则处于待定阶段。 ST60A2方面,采用BGA 2.2x2.2 m m²封装,不同版本以覆盖-40~105°C的工业级耐温,功耗低至40mW Tx、25mW Rx,单端CMOS IO高达100Mbps,差分模拟SLVS TX / RX端口,最高可达6.25Gbps,可在半双工模式下使用ASK调制进行操作。 ST60A3方面,则将支持高达480Mbps的eUSB2,UART & I2C通道,同时拥有110mW的超低功耗和极小的尺寸,将于2021年Q4量产。 ST60正在走向爆发的前夜 “虽然产品已经推广了几个年头,但实际也是ST较新的产品。从市场来看,这项技术正在走向爆发的前夜”,Danny这样为记者介绍。在他看来,这项技术将在2~3内爆发,并在3~4年内逐渐成长。 这是因为ST60的应用场景非常广泛,“可以说这项技术是给人无限遐想的技术”。Danny为记者列举了几个应用场景:其一,大屏户外显示屏可以免去网线插拔,利用ST60可让大屏的拼接如同搭积木一样简单贴合;其二,工业4.0机器人可以免去安防摄像头的通讯线,使得机器人能够实现360度的旋转;其三,消费电子诸如手机、PC的接口均可统一替换,搭配无线充电技术,让这些产品变为全无孔设计,做到真正的防水防尘;其四,实现板间连接,诸如通信板、PLC高速连接,利用ST60均可轻松实现。 记者认为,畅想未来ST60大面积推广使用之后,形形色色的接口诸如USB、Type-C、HDMI均可被这种无接触式连接器“一统江湖”,搭配无线充电技术和磁吸技术,甚至未来出行仅可带一根线就能“走遍天涯”。 根据Danny的介绍,ST计划从国内外行业头部企业合作开始,帮助企业进行全新创新性产品设计。除此之外,也将不断寻求创新型企业合作,不断推广这项技术。 当然,在技术兴起之后,难免会产生竞争问题。面对记者的询问,Danny认为这项技术的竞争将来自传统物理连接器的竞争和其他无线连接的竞争两个方面。相对于传统连接器,ST60可以做到全无孔,无插拔,无耗损,维护成本低;相对于无线连接上来讲,能够兼具几十毫瓦的功耗和6.25GHz的超高速率传输的产品市场上目前几乎没有。 在合作方面,ST60已与易普森EPS和Radiall合作推出千兆以太网模块,将ST60A2芯片与天线集成为一个模块非常易于使用,值得一提的是,该模块已取得FCC CE认证。 在慕尼黑展会期间,ST在其展台展出相关Demo演示,这款Demo演示了ST60结合无线充电技术实现了板间连接,期间对于ST60的问询者络绎不绝。 在毫米波技术和无线连接技术愈发强大的现如今,非接触式的连接器将会是未来的趋势。通过ST60,设计者能够发挥无限的想象力,而通过ST60也可窥探电子行业近两年将会迎来新一轮革新。 亚太区微控制器及数字产品事业群射频通信产品部产品市场经理Danny Sheng

    时间:2021-04-16 关键词: 连接器 意法半导体 ST60

  • 通过专用芯片实现特定应用加速,瑞萨展示嵌入式AI和汽车ADAS完整解决方案

    通过专用芯片实现特定应用加速,瑞萨展示嵌入式AI和汽车ADAS完整解决方案

    在很多专业的应用场景中,通用微控器和处理器通常不能实现最优的功耗、性能和成本平衡。因此在这些需求较为明确且较为深入的应用场景中,需要专业的半导体厂商来推出专用的芯片和解决方案。这种厂商自身的技术积累和资金实力通常也非常高,瑞萨作为常年在微控制器和处理器领域排名第一的厂商,从16位到32位到高端SoC都有产品布局,在物联网和汽车电子的多个应用场景都有专用的芯片解决方案,获得了市场的认可。在最近举办的上海慕尼黑电子展上,瑞萨也携其最新的汽车和物联网方案亮相,瑞萨电子汽车电子应用技术部部长林志恩和—物联网及基础设施事业本部高级经理王均峰和记者进行了深入的交流。 *瑞萨电子汽车电子应用技术部部长林志恩(左)、物联网及基础设施事业本部高级经理王均峰(右)* R-Car Gen3推进ADAS应用演进 在汽车应用领域,瑞萨为客户提供了R-Car平台,这一平台中包含了多个不同的R-Car处理器产品系列,覆盖从仪表、网关连接、自动驾驶、驾驶辅助和智能座舱等多个应用。同时该平台也将系统集成商,中间件/应用程序开发人员以及操作系统和工具供应商汇聚在一起,提供了更为方便开发者开发的完整生态。 在这次展会上最为受关注是R-Car Gen3系列,据林志恩先生介绍,此次带来的demo演示中采用了一个Gen3的64位高端SoC可以一次推动3路的显示屏,SoC中除了A57/53的大核外还会包含一个R7的核,专门用来跑一些安全性较高的实时操作系统,这个核还可以用来实现虚拟化的功能,推动不同的屏幕上运行不同的操作系统并实现快速地响应。此外最高端的R-Car V3系列中还内置了神经网络加速器,配合瑞萨自己开发的PQS软件套件,可以实现摄像头相关的行人识别、车辆识别和道路场景规划等,同时还可以实现多路的激光雷达的识别处理。所以开发者其实在瑞萨这里可以得到一个完整的包含智能座舱、仪表、自动驾驶、电源管理的解决方案,非常适合完成快速开发。 据林志恩分享,当前瑞萨的芯片已经可以支持客户实现L3级别的自动驾驶,汽车行业继续实现更高级别的自动驾驶,除了主控计算芯片的实际能力外, 成本也是车厂的一个重要考量因素。因为更多的摄像头、毫米波雷达在一台车上量后的成本并不便宜。但瑞萨会积极和车厂客户、Tire1的客户保持密切的合作,积极推动从ADAS向AD的迈进。 动态可配置 (DRP) 实现高效低成本的实时图像加速处理 在物联网和工业方面, 瑞萨此次的展出重点在于智慧工厂和嵌入式AI。据王均峰分享,在智慧工厂方面带来的是工业以太网的演示,方案其中覆盖了瑞萨的多款芯片:包括工业伺服RZT、工业以太网RCN。该方案覆盖了瑞萨工业应用从网络传输、到伺服控制、到节点、到终端的几个主流方面,是一个小型的工厂集成演示。 而更为受到大家关注的是嵌入式AI在机器视觉方向的一个应用,该方案的主控是瑞萨的RZ/A2M处理器,该处理器通过集成了瑞萨专有的动态可配置处理器 (DRP) 技术,可以加速在嵌入式领域的AI高速图像处理的需求。DRP技术的特点在于其在MPU中配置了一个可以自由配置和复用的电路,开发者可以基于瑞萨提供的可扩展的综合图像处理功能库,进行定制的算法功能库配置。与普通的CPU图像处理6fps的水平进行比较,DRP技术可以达到90fps,是CPU在图像处理方面的14倍,这样主CPU的计算任务可以大幅减少,用来做更为擅长的计算和处理工作。 据王均峰透露,未来瑞萨仍会继续发展RZ/V系列,推出新的人工智能(AI)芯片。

    时间:2021-04-15 关键词: 瑞萨 AI ADAS

  • 积极布局碳化硅广阔应用前景,基本半导体亮相慕尼黑电子展

    积极布局碳化硅广阔应用前景,基本半导体亮相慕尼黑电子展

    近期行业内热度很高的新基建、碳中和新储能技术等热点话题,对于碳化硅(SiC)的市场而言都是利好。而随着在消费市场中诸多新材料快充产品普及,我们也可以感知到其实新材料器件的成本和性能的平衡点也已经在逐步下放,SiC在工业、汽车和消费市场全面迎来重大的机遇,这也恰恰与深圳基本半导体有限公司技术营销副总监刘诚所分享的公司发展思路一致:从碳化硅工业模块到车轨级产品,到现在开始在消费市场进行逐步投入。在近日的慕尼黑电子展上基本半导体也携多款不同的产品和应用案例亮相。 *深圳基本半导体有限公司技术营销副总监刘诚* 新能源汽车的电机控制器会是碳化硅的重要增长点 碳化硅在汽车中的应用有很多种,但在接下来最大的增长点在与欧电机控制器。据刘诚分享,车载电源、小的电源和充电机等还是采用的分立器件,在这一部分基本半导体已经获得了一个较为稳定的市场份额,但增速并不大;碳化硅在电动汽车市场更大的突破点将在于电机控制器应用上。特斯拉作为一条鲶鱼入场后,提高了电动市场上碳化硅的上量速度。同时国内的造车新势力也都在进行全碳化硅电机控制器的研究,并且这些新势力也更倾向于找国内的厂商进行合作,未来整体的新能源汽车的造车供货链条也更趋向于国产化,这种Local For Local的理念也是一个很大的推动因素,因此这个明确的机会带动了大部分的功率半导体厂商都在覆盖电机驱动器的相关应用。 据刘诚分享,碳化硅在电机控制器中的应用正处于刚刚开始爬升的阶段,主要是因为应用于电机控制器中的功率模块的封装形式也与传统的IGBT封装有所不同,碳化硅在其中需要采用特定的封装形式。所以技术要先移植进去然后进行验证、迭代,而在OBC和充电桩等应用中,分别对于碳化硅分立器件和1200V碳化硅肖特基二极管需求较大,这些应用方案都已经较为成熟。 从PD快充切入消费级应用市场 在幕展的首日基本半导体也宣布在国内率先推出SMBF封装碳化硅肖特基二极管,通过小体积、低正向导通电压和强抗浪涌能力来帮助消费级客户打造“小轻薄”特点的PD快充。 在消费市场有几个特点:首先是客户对于功耗、成本和面积的把控更为关注;第二个点是在于客户更迫切、更喜欢类似半成品化的解决方案来实现快速Time to Market。第三是要打入到已经成熟的供应链中,和客户一起更紧密地配合和迭代,这些特点相比在工业和汽车的市场而言更为突出,而基本半导体也针对这一市场的特点进行了很好的部署。 首先最新推出的SMBF封装碳化硅肖特基二极管的面积仅为19平方mm,高度仅为1.35mm,满足了超薄型PD快充的选型外型标准。该新产品采用了Clip Bond焊接工艺,在PCB上的布局与传统SMB可以实现无缝兼容,客户更轻松实现应用迭代升级。此外据刘诚分享,基本半导体在产品规划的想法阶段就已经和合作伙伴有接触,到后面样品出来、量产整个过程中都实现了密切的合作,通过结合合作伙伴更靠近应用端的开发能力,保证了可以在产品面市后就可以配套的完成一个市场端的前期准备。 当前碳化硅的推动力需求很足,5G和数据激增带来了数据中心的电源功率密度高度提升的要求;碳中和和新基建推动了新能源汽车的市场扩大;消费端自然地往下走的用户体验升级,同样也来自碳化硅和GaN等新材料功率器件对于方案功率密度的提升。碳化硅的应用前景蔚然广阔,而基本半导体凭借着多年的技术积累和敏锐的市场洞察,也已经完成了新的市场机会的布局,这次幕展是其在消费级市场亮相的一个起点,未来基本半导体将实现工业、汽车和消费三大应用市场的全面布局,为所有客户提供更为全面丰富的碳化硅解决方案和产品,而且会在分立器件的基础上,提供更多配套的完整驱动方案。

    时间:2021-04-15 关键词: 碳化硅 基本半导体 PD快充

  • 提升EMI表现同时减少整体方案尺寸,TI将有源EMI滤波器集成到了DC/DC控制器中

    提升EMI表现同时减少整体方案尺寸,TI将有源EMI滤波器集成到了DC/DC控制器中

    电源工程师在进行整体方案设计时,实现低EMI是其非常重要的考量之一。当前汽车和工业应用的整体复杂度提高,方案中电子元器件的种类和数量提升,各种不同的通信协议的添加,让EMI设计的复杂度和面积都有相应的提升 ,因此工程师在低EMI的设计方面面临着更大的挑战。如何帮助工程师来解决这一难题?TI最近发布的首款具有集成式有源EMI滤波器的DC/DC控制器就是很好的答案。TI针对其全新电源产品和低EMI的产品组合在中国召开了线上媒体发布会,德州仪器升压与多通道DC/DC产品线副总裁兼总经理 Cecelia Smith女士和德州仪器宽输入电压及降压开关电源产品线经理 Ganesh Srinivasan先生和记者进行了精彩的分享。 围绕低EMI构建的完整支持生态 EMI可以分为传导EMI和辐射EMI,整个方案在进行EMI的控制时,所采取的手段也是多样的 。如何实现低EMI的效果,对于工程师而言是一个非常重要的设计考量。我们认为TI的贴心之处在于,围绕着低EMI这一主题,将低EMI器件、在线EMI工具、技术文档和视频、 测试场地和人工支持都整合在了一起 ,给了工程师打造了一个关于低EMI的全面的支持生态。而且TI也强调其在降低EMI的同时,整体方案在电源效率和功率密度上也无需妥协。 据Cecelia Smith介绍,TI会在EMI方面进行持续投入:第一是为客户提供EMI测试的场地实验室,客户可以将其所需要测试的设备带到测试场地内做CISPR 25或CISPR 32等EMI测试,TI也能够提供一定的服务和技术上的支持;同时TI构建了非常强大的生态系统,用户可以在官网TI.com上找到EMI相关设计,也可以使用Webench做EMI的模拟仿真,包括输入滤波器的模拟。数据表、规格书和评估板的用户手册等都包含了该产品的EMI测试结果,包括针对CISPR 25和CISPR 32的规范;客户有其他的问题也可以通过TI线上E2E论坛来寻求TI工程师会在线解答。 实现EMI和面积双重优化 在EMI控制的具体实现技术路径上,TI具有两个思路来减少辐射发射。一是通过减小无源滤波器的尺寸来降低系统成本,包括创新扩频技术和度异相开关。二是通过减少设计时间并降低设计的复杂度,从源头上根本性地减少产生的EMI,主要通过集成式旁路电容器、集成型有源EMI滤波器和更低封装的寄生效应。 创新的低EMI的明星产品包括:LM25149-Q1 降压控制器、LMQ61460 同步降压转换器、TPS25850-Q1 充电端口控制器、LM5157-Q1 非同步升压转换器和UCC12050 隔离式直流/直流电源。针对不同类型的电源器件,TI分别配置了不同类型的低EMI的技术:LMQ61460通过内部集成旁路电容器和假随机扩频的低EMI,降低峰值辐射发射。同时也采用HotRod封装,通过优化的引脚排列帮助实现更少的开关节点振铃;TPS25850-Q1是采用了扩频频率抖动来帮助降低EMI;LM5157-Q1则提供了包括DRSS、外部时钟同步和2.2MHz开关功能在内的广泛的选择来缓解EMI;UCC12050内集成变压器具有较低的初级到次级电容,并针对低EMI性能进行了优化。 LM25149-Q1和LM25149降压控制器则是此次最新发布的产品,集成式有源EMI滤波器和双随机展频(DRSS)技术可在多个频带上将传导EMI降低高达55dBµV。工程师可将外部EMI滤波器的面积和体积分别缩减近50%和75%以上。工程师还可以同时缩减滤波器尺寸和降低EMI。因此在设计中采用该全新产品可以帮助设计者在整体方案上实现更低BOM成本和更小方案面积。 据 Ganesh Srinivasan分享,LM25149-Q1以及工业版本LM25149是业界首款具有集成有源EMI滤波器的DC/DC降压控制器。有源EMI滤波器能够检测输入端的噪声和纹波电压,在直流输入母线上注入与其相位相反的电流,从而消除电流或电压干扰,以降低EMI噪声和纹波电压。LM25149既具有有源EMI滤波器(AEF),同时也具备双随机展频(DRSS)技术,这是另外一项EMI的创新,这两者相结合可以在整个EMI测试频段中提供业界领先的EMI性能。DRSS这项技术结合了低频三角调制以及高频伪随机调制这两种调制方式,优化了低频和高频中EMI的性能。当使用这两者技术,包括DRSS和有源滤波器之后,可以给用户最高在400GHz的情况下带来55 dBµV的降幅,进一步改善电源的EMI性能。 随着汽车和工业应用的升级,整体方案的低EMI设计目标越发困难。TI提供的低EMI元器件产品组合,配合全套的低EMI生态,可以给予设计工程师很好的支持。而且在降低EMI的同时,也可以实现方案面积的降低,同时还保证整体的电源功率密度较高水平。

    时间:2021-04-13 关键词: 电源设计 EMI

  • AMD VS 英特尔?本质就是一滴水和一片海洋的差距

    AMD VS 英特尔?本质就是一滴水和一片海洋的差距

    去年,英特尔发布了4路和8路的第三代至强(Xeon)可扩展处理器,彼时预告了10nm Ice Lake的发布。时隔10个月,这一用于单路和双路系统的第三代至强可扩展处理器终于露出庐山真面目。 自从2017年,英特尔推出至强可扩展处理器,并将命名改为“铜牌”、“银牌”、“金牌”、“铂金”后,现已向全球客户交付了超过5000万颗至强可扩展处理器。按照英特尔的估计,已有超过800个云服务提供商部署了基于英特尔至强可扩展处理器的服务器。 在英特尔至强Ice Lake发布会上,英特尔向数据中心市场投下性能“炸弹”,并且不再沉默,与AMD最新发布的产品“一较高下”。 向数据中心投下性能“炸弹” 提到处理器,首要提及的便是性能,硬核的性能永远是数据中心市场绕不开的话题。从参数上来看,Ice Lake第三代英特尔至强可扩展处理器是针对单路和双路系统的新产品,采用最先进的10nm工艺,最高40核心,单插槽内存容量最大支持6TB。 根据英特尔公司副总裁兼至强处理器与存储事业部总经理Lisa Spelman的介绍,第三代产品相比第二代至强可扩展处理器Cascade Lake核心数量从4-28个升级到8-40个;L1/L2/L3缓存从32KB/1MB/1.375MB升级到48KB/1.25MB/1.5MB;内存通道从6个升级到8个,内存速度从2933升级到3200;插槽间互连传输速度提高到11.2GT/s;I/O方面支持PCle4.0。 对比自家产品,Intel Xeon Platinum 8380比8280在IPC上拥有20%的提升,平均性能提升46%,AI推理能力增强74%。Intel Xeon Platinum 8380相比5年前的ES-2699v4性能足足提高了2.65倍之多。 既然面向的是数据中心,就少不了在细分市场的优化。根据Lisa Spelman的介绍,第三代至强可扩展处理器是首个主流双插槽并启用SGX英特尔软件防护扩展技术的数据中心处理器,内置AI加速(Intel DL Boost)进行深度学习加速,内置英特尔密码操作硬件加速。换言之,这些功能除了带来AI推力性能加速,还带来强悍的安全特性。 相比竞品性能跨越了“一个海” 提到数据中心处理器,难免会联想到友商AMD。就在上个月,AMD公布了Zen3架构的第三代EPYC宵龙处理器“Milan米兰”,彼时AMD宣称旗下EPYC与英特尔的28核Intel Xeon Platinum 8280强117%。 雷军曾说过:“生死看淡,不服就干”。实际上,将EPYC 7763与Intel Xeon Platinum 8280对比无异于“田忌赛马”,只是“跑的最快的马”和“跑的中速的马”对比。本次英特尔完善产品线的Ice Lake(Intel Xeon Platinum 8380)可谓是全面碾压友商。 根据Lisa Spelman的介绍,第三代至强在深度学习和推理方面性能相比AMD EPYC 7763提高了25倍。不过,由于大多数数据科学家并不运行单一的人工智能工作负载,因此在经过调查确定20个最常见的机器和深度学习模型中,性能上相比AMD EPYC提高1.5倍。英特尔甚至还拉出来了GPU来比一比,相比Nvidia A100 GPU提升了1.3倍。 有意思的是,为了证明这些数据并不是空口无凭,英特尔技术专家展示出了几张对比图全面展示了英特尔在架构、缓存和时延上的优势。 首先是在缓存上,Intel Xeon Platinum 8380 Processor在最为关键的L3缓存上响应速度远高于AMD EPYC 7763 Processor。至强可直接访问本层缓存,从而获得一致的响应时间、访问数据的时间。 而竞品方面,则有8个不同的计算硅芯片,每个都有各自独立的缓存,这样就会产生一些问题。假若数据在本地缓存中,也就是核心所在方位,响应时间就会很短;假若数据不在本地缓存中,实际上要请求通过I/O硅芯片到另一个计算硅芯片来检索数据,再通过I/O芯片回到发出申请的内核,所以本地缓存访问和远程访问之间响应的时间会差很多。 其次是内存上,Intel Xeon Platinum 8380 Processor可以同时以3200Mhz上运行两条DIMM,而AMD EPYC 7763 Processor宣称只有一个内存通道可以以最快速度运行,当运行第二个DIMM时,速度会有所下降,这会降低内存的吞吐量。 另外,至强的DRAM时延相比米兰最高可快30%,这要归功于至强业界领先的每个插槽的6TB内存。假若客户通过优化软件,将数据储存在靠近处理器端的插槽,响应速度会缩短很多,这样就能为关键工作负载提供一致的响应的时延。 技术专家强调,“这些好处不一定在吞吐量的性能上显示出来,因为吞吐量性能一般来说仅仅增加跨系统的内核数量罢了,而不是考虑它的实际响应时间。” 在工作负载加速方面,英特尔早在三四年前使用VNNI、AVX-512,围绕这些指令集英特尔建立了非常庞大的软件生态系统,而这一切都将延续到Ice Lake上。 技术专家强调,工作负载加速器指令就好比性能放大器甚至是“界王拳”,它提供的增益要比仅仅向处理器添加核心所能带来的增益高很多。 通过指令集优化软件的好处就是可以用更少的内核实现更好的性能。可以说优化过指令集的Intel Xeon Platinum 8380简直是云服务和AI推理的“大杀器”,尤其在图像识别性能上甚至高出了AMD EPYC 7763足足25倍之多。 技术专家强调,这些结论实际上都是在产品发布很久后通过改进客户软件来持续优化的路线,这些数据非常惊人的,在一些人工智能上提高了30倍之多的AI推力性能,10倍更低的时延。 打好产品“组合拳” 性能上“跨一座海”就够了吗?实际上,英特尔打的是产品“组合拳”,“大小搭配干活不累”,多样化的组合下能够为数据中心市场带来更多可能性。 其一,截至目前英特尔已经可以服务1、2、4、8个插槽配置,在产品组合上可让客户优化其节点大小,实现更高的虚拟机密度,减少滞留资源,节约拥有成本。 其二,英特尔至强可扩展处理器是一个可拓展且平衡的架构,通过英特尔6大技术支柱(制程和封装、架构、内存和存储、互连、安全、软件)释放器件最佳的性能。 其三,英特尔作为以IDM 2.0为主旨的公司,拥有多样化的产品组合,就像“搭积木”一样将一个又一个超越性能的器件累加便可获得不止一倍的提升。这就不得不提到这次发布会被一并发布的产品。 除了扩充了第三代至强可扩展处理器,一并被发布的还有英特尔傲腾持久内存200系列、英特尔傲腾SSD P5800X和英特尔SSD 5-P5316、英特尔以太网800系列适配器以及全新的英特尔Agilex FPGA。 上文也有介绍过Ice Lake在内存架构的优势,那么英特尔傲腾持久内存200系列无疑是充分释放这种架构的优势的“好搭档”。傲腾持久内存200是英特尔的下一代持久内存模块,内存带宽增加了32%,每个插槽内存容量最高可以达到6TB,并配备EADR增强型异步DRAM刷新技术。 在英特尔的“存储金字塔”上,拥有英特尔傲腾SSD P5800X和英特尔SSD 5-P5316两款产品。前者是世界上最快的数据中心固态盘,提升了4倍IOPS、6倍TOS,并比NAND固态盘延迟降低13倍;后者采用了最具密度的NAND截至,与上一代产品拥有5倍耐久性。 高工作负载之下,需要新的适配器加速高优先级别应用。英特尔以太网适配器800系列拥有最高200GB/s的数据吞吐量,适合高性能 vRAN、NFV转发面、存储、高性能计算、云和CDN等应用场景,能够为虚拟机的密度提供最多两倍的资源。 FPGA和至强是一对“黄金搭档”,英特尔早在2019年宣布Agilex FPGA产品,该系列不仅采用最先进的10nm SuperFin制程技术,还搭配了Quartus Prime软件,与竞争对手的7nm FPGA相比,能实现高于2倍的每瓦性能。 除此之外,“芯片荒”成为现在茶余饭后的热点话题,再强的性能缺乏供应链也无济于事,但英特尔作为半导体龙头企业似乎并没有这方面的担心。 英特尔技术专家表示,“英特尔作为一家集成设备制造商,我们可以把握自己的命运。比如说我们交付给客户产品时,可以确定什么时候交付,怎样优先排序,如何更好满足需求,履行我们的承诺。所以客户非常重视英特尔的供应链和物流的能力,因为我们能够按照时交付他们所需的产品。” 另一方面,最近英特尔新CEO帕特·基辛格在此前宣布将在美国亚利桑那州的Octillo园区新建两座晶圆厂,总投资将近200亿美元,这也是交付的后备保障。 总结起来,英特尔此次发布的第三代至强可扩展处理器Ice Lake拥有三方面优势:其一,内置AI、安全性,性能强劲;其二,产品组合多样化;其三,供应链稳定。

    时间:2021-04-09 关键词: 英特尔 AMD 至强 EPYC

  • 解读世界上最先进的1α DRAM工艺——专访美光DRAM制程集成副总裁Thy Tran

    解读世界上最先进的1α DRAM工艺——专访美光DRAM制程集成副总裁Thy Tran

    对于半导体器件而言, 制程工艺的缩放将带来效能提升和成本下降的多重利好,所以对于工艺制程向更小节点追求是整个行业的目标。但随着工艺节点的逐步缩减,小到一定的尺寸后,挑战并不来自于几何约束,而进入到了更微观的领域——因为电荷的尺寸本身并不会改变,所以工艺制程到10nm以下后面临的电荷积累的问题尤为突出。除此外,生产设备本身的计量水平的挑战也变得尤为突出。而对于DRAM器件而言,缩放的难度比起CPU等更为困难,因此在今天之前仅从数字上看,DRAM的工艺制程也对应着略落后于CPU的制程。但最近美光于业界内率先实现了DRAM工艺制程的突破,将DRAM的工艺跃进到了第四代——1α。对此笔者专门与美光DRAM制程集成副总裁Thy Tran女士进行了采访,Thy Tran针对这一最新的DRAM工艺进行了详细的解读。 *美光DRAM制程集成副总裁Thy Tran* Micron 1α 的产品进入到用户的消费市场后,给终端用户的最直观的体验提升是什么?Thy Tran:美光的创新带来了业界功耗最低的移动DRAM,与上一代1z美光移动DRAM相比,实现了15%的节能。这使得5G移动用户可以在智能手机上进行更多任务操作,而不会牺牲续航。这一点很重要,因为智能手机的关键在于便携性,尽管用户希望手机能更快地执行更多的任务,但也不愿意牺牲续航或外形尺寸。例如,有些手机现在可以同时用两个摄像头拍摄视频。这对于像视频博主这样的人来说很有用,他们可以只使用一台设备同时摄录周围的环境和自己。然而,同时录制多个视频意味着要处理的数据量增加一倍,功耗也会随之增加一倍。如果为此续航会降低一半,或者手机要做得更大以容纳更大的电池,用户就不会觉得这一功能有什么用。在这种情况下,功耗降低15%为移动用户创造了对消费者来说更友好的体验。 1α还为PC市场提供了更节能的DDR4和LPDDR4解决方案,对于当前在家工作和在家学习的环境,笔记本电脑需要更长的续航时间,这为其带来了移动性优势。我们的汽车客户也在使用我们的移动低功耗DRAM,例如LPDDR4和LPDDR5,因此他们也能受益于这种节能特性。 低能耗对电动汽车和自动驾驶汽车尤其有利。随着ADAS和AI等数据密集型汽车技术的兴起,现代联网汽车目前运行的代码超过1亿行,每秒需要进行数百万亿次的运算,与数据中心的计算性能水平不相上下。这些汽车,或者称之为车轮上的数据中心,需要管理高性能计算,但不能让司机不断地为电动汽车充电或者加油以满足高耗电应用需求——因此,1α DRAM的能效也将有助于降低能耗,帮助自动驾驶汽车以更低的排放实现绿色交通的承诺。汽车所需的密集计算和处理带来的另一独特挑战是,所有的能量都会产生物理热量。在数据中心,我们可以通过风扇和水冷却等方式来管理热量,但在汽车中,热量很难释放出来。从用户体验的角度来看,司机们不愿意听到车内有嘈杂的风扇声,而且,对于成本敏感的汽车,水冷却并不实用。通过降低能耗,我们的1α低功耗DRAM还将减少自动驾驶汽车和智能汽车中多余的热量,实现对驾驶员来说更友好和更环保的体验。 普通工艺制程我们通常用40nm、22nm、7nm等数字直接来表示,在内存中使用1x、1y和1z等。请给我们分享下这种制程的节点的表达,与实际的“nm”有何关系?为何在DRAM上要采用不一样的工艺节点表达方式? Thy Tran:存储行业在节点与节点间往往遵循类似的规律。例如,在本世纪初我们处在180nm节点。大约十年前,我们来到22nm节点。正如您所知,几年前,我们在内存行业不再使用确切的数字,而是开始使用1x、1y和1z之类的术语。其原因很复杂,但很大程度上是因为确切的数字与性能没有很好的相关性。电路结构是三维的,使用线性的衡量方式并不适合。因此,每一个新字母都代表一个新的制程,表示性能有了很大的提高。特别是对于DRAM,节点的名称通常对应于最小特征尺寸,即内存单元阵列激活区的“半间距”的尺寸。对于1α,您可以将其视为10nm级别的第四代制程,其半间距在10nm到19nm之间。从1x纳米到1y、1z和1α,这一尺寸变得越来越小。我们是从1x开始的,但随着节点的不断缩小,要不断命名下一节点,就达到了罗马字母表的末尾。所以我们改用希腊字母alpha、beta、gamma等等。 EUV目前无法应用于DRAM生产的原因是什么?何时EUV可以满足DRAM生产需求?关于EUV,我们专有的创新多重曝光(multi-patterning)制程能够满足目前的性能和成本要求。通过我们的制程解决方案和先进的控制能力,我们可以满足技术节点的要求。 此外,EUV未必是制程发展的关键促成因素,而且目前EUV设备的性能也不如先进的浸润式光刻技术。虽然EUV技术还在改进,但其成本和性能仍然落后于当前的多重曝光和先进的浸润式光刻技术。其中一个原因是,EUV波长太短,光线不能透过玻璃,因此在进行EUV光刻时,传统的光学透镜不起作用。我们正在不断评估EUV,相信在未来三年内,EUV会取得必要的进展,在成本和性能上能够与先进的间距倍增和浸润式技术相竞争。当该技术符合我们的要求时,我们会在适当的时候引入。目前,美光拥有先进的光刻能力和间距倍增方法,可满足曝光要求,并拥有前沿的技术,以确保良好的层间堆叠。 美光的1α是如何突破物理极限的?之后的beta,gamma...将如何继续实现制程的缩进?一些物理限制和挑战包括:实现足够大的单元存储节点电容、阵列杂散(电阻和电容)以及曝光(即确定晶圆上的电路图案)等传统挑战。我们使用的制程和设备解决方案大大缩小了电路中的图案和特征尺寸,同时仍然满足电气要求,从而使我们能够不断向前迈进。 光刻能力决定了我们如何确定曝光流程。我们使用193nm浸润式光刻机和配备最新计算光刻技术的先进光刻掩膜板,从而实现了40nm以下制程。 为进一步发展,我们使用了四重曝光,这是一系列非光刻步骤,将一个大的特征尺寸分成两个,然后再分成四个特征尺寸,每个特征尺寸是原始特征尺寸的四分之一。早在2007年,美光就率先采用双重曝光开发了闪存产品。采用这一制程,我们可以精确地曝光出需要的细微特征尺寸,但是离一个完整的裸片还有很长的路要走,更不用说大批量生产了。我们只是刚刚勾画出一层的特征尺寸,而每个芯片有几十层。非常自豪的是,我们能够精确地控制层间的叠加。准确无误地做到这一点是让整个过程顺利进行的关键。然后我们必须把电路图案转变成功能电路器件,比如控制读写数据的晶体管以及可以存储代表1和0的电荷的高而薄的电容。这个过程意味着必须精确地控制材料构成以及这些材料的机械和电性能,并且每次都完全相同。我们充分发挥圆晶厂、实验室和合作伙伴的先进和创新优势,使这一切成为可能,并克服了DRAM扩展(或缩小)带来的物理挑战。我们对这个节点还采取了不同的方法,使风险承受能力更强。我们不是被动地等待数据以证明新技术可行,而是先行承担了更多的风险,然后开始确定缓解和降低风险的方法。这种基于工程知识和创新能力来博弈新方法的模式,使我们能够更积极地实现1α目标,同时为将来的节点应用这些新方法奠定了可扩展的基础。 展望未来,我们希望在后续节点(如beta和gamma)中继续这一创新,同样把重点放在制程改进上,并借鉴之前节点的经验教训。我们甚至利用从NAND团队那里学到的制程经验,他们最近推出了世界上第一款176层3D NAND,取得了业界领先的成就。此外,值得注意的是,我们的1α里程碑是通过技术开发、设计、产品和测试工程、制造和质量等各方面的协作来实现的——这是我们第一次进行如此全面的多学科协作,我们1α节点的领先优势充分证明了其可行性。我们希望通过同样的整体合作,在未来的节点上继续突破,使美光始终站在DRAM行业创新的最前沿。 *Quad patterning process flow (图片来源: Lam Research)*1α工艺的制造过程中是否有引入新类型的设备?我们的创新和创举无处不在:新材料,包括更好的导体、更好的绝缘体;用于沉积的新设备,修改或者有选择地去除、蚀刻这些材料。美光的领导团队非常愿意投资提升我们的节点领导优势,并提供了资源和新设备,全方位增强我们的制程能力。我们还将我们称之为晶圆厂的制造工厂发展成人工智能驱动的高度自动化工厂,不可不谓之奇迹。美光在世界各地拥有数以万计的科学家和工程师,致力于开发大家每天使用的内存、存储和加速器技术。我们设计电路、光掩膜技术、制程技术和封装技术,涉及从硅片到系统的各个领域。此外,美光拥有世界上最先进的智能工厂,世界经济论坛将我们新加坡和台湾地区工厂加入其Global Lighthouse Network(全球灯塔工厂网络),该网络包括了在应用第四次工业革命技术方面发挥了领导作用的很多领先制造商。美光是否有布局在DRAM的替代产品上?如果有的话,哪种产品和技术会是一种更有可能的更好的选择?对于应用,内存和存储技术有一个典型的性能与容量三角关系。三角形的顶部是DRAM,对于要求最苛刻的易失性应用,DRAM在数据延迟和耐久性方面是最好的。三角形的底部是闪存技术(TLC、QLC),它们是块存储应用的最佳选择。随着大量资本投资于创新设计,我们认为DRAM和NAND未来十年仍然会占据这种架构的顶部和底部。 美光不断探索新兴的内存技术,但我们的研究(如下所示)表明,DRAM仍然最适合低延迟易失性应用。MRAM,例如STTRAM,具有易于与逻辑半导体制程集成的优点,然而,STTRAM的数据延迟和能耗稍高于DRAM,耐久性也差一些,并且在密度方面还存在设计实现难点。因此,业界是否采用Logic+STTRAM还有待观察。RRAM是一种有趣的低延迟块存储技术,但目前还难以确定其面密度的经济性是否能带来广泛的市场部署。总的来说,新内存技术的研究和创新是非常激动人心的,但要赶超DRAM和NAND尚需时日。

    时间:2021-04-02 关键词: DRAM 美光 内存

  • 后疫情时代新常态下,上云或成为企业生存关键

    后疫情时代新常态下,上云或成为企业生存关键

    经历了一年多的全球疫情抗争,当前美国的累积确诊率已经超过10%,同时随着各种疫苗的面世,各国致死率下降、接种率和自然抗体率提升,其实在新冠在全球已经逐渐被视为为一种“大流感”,后疫情时代的新常态将会在全球开启,可以预见到全面的复工复产即将开启。在疫情盛行期间 ,我们可以看到全人类生活方式的转化,各行各业上云是重要趋势。而据亚马逊全球副总裁、亚马逊云科技大中华区执行董事张文翊女士近期在亚马逊云科技中国业务战略媒体沟通会上的分享,疫情后时代新常态下,上云不再是锦上添花,更成为企业生存的关键。 企业需要重塑来保持生命力,而上云是重塑的关键 重塑(re:Invent)这一主题是亚马逊云科技(下文简称AWS)近年来一直在强调的主题,在此前的多次活动中,常用Fortune的世界500强名单变化来作为说明——50年前500强企业如今只剩下17%仍在列。20年前500强企业中如今在列也仅剩50%。放眼整个世界经济发展成长的过程中,企业时刻面临着各种各样的挑战。时刻保持敏锐的洞察力,定期完成自我重塑才能保持持久的生命力。去年以来的疫情,更是放大了不少企业本身存在的系统隐患,带来了更大的冲击。 据张文翊女士分享,从亚马逊的全球客户的服务经验来看一共有三个趋势:趋势一,疫情推动了整个企业的重塑,很多企业也积极拥抱云,利用云的敏捷性、弹性和成本节约的优势来快速响应外部的变化和改善他们的成本。趋势二,越来越多的企业直接在云上进行创新,全方位盘活数据,开展人工智能、机器学习、物联网业务。他们除了能让数据服务于日常的运营之外,更推出了一些创新的用户体验,也加速了他们的业务数字化和智能化。趋势三,企业正在加速全球业务布局,无论是中国企业向海外拓展,还是跨国公司发展中国业务,都在利用亚马逊云统一的技术架构来快速地进入业务的落地。 持续增加云生态立体投入,做数字经济增长引擎 作为云服务的发明者,亚马逊云科技已经具备了全球领先的云服务优势,首先在硬件基础上,拥有25个地理区域、80个可用区,服务了245个国家;有了这样的很好的基础,并持续地在符合上云安全合规的要求下,对于全国各行各业不同体量的百万活跃用户持续提供服务,在这期间积累和收集了成熟和丰富的全球客户实践经验。除了亚马逊云外,亚马逊主体本身优势的电商、智能设备、物流等构件的全球业务体系,也为客户提供了强大支撑。在Gartner《云基础设施和平台服务魔力象限》报告中连续十年被评为领导者。 重塑不仅仅是对于亚马逊云科技的企业客户而言的,对于亚马逊云科技自身同样也是持续贯彻的理念。虽然处于领先的位置上,但亚马逊仍积极探寻和发明更多适用于客户需求的新的服务,并持续在云生态的上下游实现投入。在中国这边,亚马逊云科技计划将两个可用区 进行扩建和增加。据张文翊女士分享,在宁夏区域将进行二期扩容,预计二期的扩容新增的厂房设计面积、可支持的计算容量将会达到一期的1.3倍;在北京将会发布第三个可用区域。在2020年亚马逊云科技发布了机器学习的重点服务Amazon SageMaker,大大降低了客户开展机器学习的技术和资源门槛,提高了机器学习的开发效率。今年又发布了基于自研云原生处理器Amazon Graviton2,近期也把刚刚在re:Invent上发布的多个SageMaker核心功能落地了北京区域和宁夏区域,也属于全球比较早落地的区域之一。宁夏区域从2017年正式商用以来,受到了数以千计中国客户的欢迎,二期的扩建也会进一步提高其云服务能力,北京区也一直是亚马逊云科技 在中国的重要根据地之一 ,这两个区的扩展将会更好地帮助客户拥抱数字化、智能化,加快重塑步伐。 在人才培育方面,亚马逊云科技也实现了从青少年、到中学、高等教育乃至在职人员的多种不同的培训计划。据张文翊女士分享,亚马逊云科技与清华、北大等全国200多所院校达成了合作,开发了28门定制的课程,已经有超过20万的学生受益。现在也有超过20万客户和合作伙伴的员工接受了云计算和各种计算领域的培训和认证。放眼全球,亚马逊云科技宣布到2025年将在全球投入数亿美金,为200多个国家和地区的2900万人提供免费的云计算技术的培训,来助力于他们提升他们的技术能力。 在此次发布会上,亚马逊云科技还和华米科技达成了战略合作,支持华米科技涵盖70多个国家和地区的“芯端云”的战略,来提升其全球竞争力。随着疫情发展态势的逐步稳定,后疫情时代将会迎来全面复工复产的浪潮,而如何抢夺先机,获得决胜机会,完成企业重塑,上云是关键操作。亚马逊云科技针对全球深入的本地化服务和全球性的业务结构,将会是这些企业的最好选择之一。

    时间:2021-04-02 关键词: 云计算 数据中心 机器学习 AWS

  • 华为也能用的Armv9,引发市场新的竞争力

    华为也能用的Armv9,引发市场新的竞争力

    Arm架构在如今的电子行业中可以说是无处不在。自1990年Arm公司正式成立Armv4架构到2011年Armv8架构,短短21年架构经过了5次重大升级。而Armv8意味着Arm正是从AArch32迈进AArch64,凭借强大的实力在过去的五年基于Arm架构的设备出货量超过了1000亿。 十年转瞬,Armv9架构终于露出庐山真面目,适用于Arm全系列芯片的Armv9架构,这次的升级瞄准的则是日益强大的安全、人工智能(AI)和无处不在的专用处理的需求。实际上,Armv9架构的推出也与正预示着行业的发展方向。凭借新架构,Arm提出了3000亿的目标。 Armv9的三个技术特性 根据Arm高级副总裁、首席架构师兼技术院士Richard Grisenthwaite的介绍,Armv9架构是基于Armv8既往成功的基础,并增添了针对矢量处理的DSP、机器学习ML、安全等这三个技术特性。 Armv8之所以“统治”市场十年之久,最大的升级点便是引入了64架构,即AArch64,这也是Arm版本升级最大的一次改变。除此之外,AArch64摒弃了此前的处理器模式、优先级级别等传统概念,提出了EL(Exception level),并在兼容设计上定义了两套运行环境ES(Execution state)。这些也都被Armv9所继承,可以说Armv9是集大成者,将Arm三十多年的核心完美继承下来。 矢量处理的DSP、机器学习ML处理能力提升要归功于可伸缩矢量扩展(SVE2)和矩阵乘法指令的引入。相比SVE的128位矢量,SVE2可以支持多倍128位运算,最多2048位,因此才有如此魔力可以增强对在CPU上本地运行的5G系统、虚拟和增强现实以及ML工作负载的处理能力。 根据Richard Grisenthwaite的介绍,SVE2增强多项DSP和机器学习ML处理能力,例如Scatter-Gather DMA直接存储器访问,把它放到CPU架构中,能实现更多的循环,更大的DSP处理能力,从而支持更多的并行化。 安全能力提升则主要是通过Arm推出的全新的机密计算架构CCA(Confidential Compute Architecture)实现,根据介绍CCA通过打造基于硬件的安全运行环境来执行计算,保护部分代码和数据,免于被存取或修改,甚至不受特权软件的影响。同时还将基于此前的TrustZone安全技术引入动态创建机密领域(Realms)的概念,机密领域面向所有应用,运行在独立于安全或非安全环境之外的环境中,以实现保护数据安全的目的。 Armv9在算力上的提升 提到架构的升级,就离不开算力这一个话题,Armv9架构能够为Arm后两代产品提供30%的性能提升。根据介绍,以智能手机等移动平台使用的Cortex-X/A系列为例,X1/A78这一代的性能相比16nm A72提升2.5倍,下一代的Matterhorn架构及Makalu架构会保持30%以上的IPC性能提升。 除了CPU性能以外,Armv9还非常重视整体的性能提升,包括降低内存延迟(从150ns降至90ns)、频率提升(从2.6GHz到3.3GHz)内存带宽(从20GB/s到60GB/s)、缓存等。 Richard Grisenthwaite强调,Arm在新一代架构Armv9上将保持这个速度,预计未来两代移动和基础设施CPU的性能提升将超过30%。,这个数据是根据业界标准评测工具来衡量的,而且这样30%的算力提升完全是凭借于本身的架构而不是借助于制程工艺来实现。 另外,随着摩尔定律正在放缓,如何进一步提升算力呢?他认为,Arm将通过最大化地提升频率、带宽、缓存大小、并减少内存延迟,以最大化CPU性能。 除了CPU,Arm还表示Mali GPU会增加更多高级功能,例如VRS可变帧率渲染、RT光线追踪及其他高级渲染技术等。 由Armv9引发的市场竞争力 实际上,在去年Arm发布Arm® Cortex®-M55处理器和Arm Ethos™-U55神经网络处理器(NPU)两款重磅“性能炸弹”时,就已开始蓄力发展人工智能(AI)。Cortex-M55是Arm历来AI能力最为强大的Cortex-M处理器,能够大幅提升DSP与ML的性能,同时更省电。 反观行业趋势,应用开始要求提供更高的数字信号处理(DSP)性能,实时算法的复杂程度增加和浮点算法趋势下,DSP核或硬件加速单元越来越多被部署内嵌在器件之中。DSP一直影响着下一代产品创新,这是因为许多算法在字长和动态范围有着很高的要求,DSP可免去定点到浮点的转化工作加速产品上市,另外DSP浮点计算成本越来越接近定点计算。正因如此,便形成了Arm+DSP内核的黄金搭档。 另外,行业也正在将越来越多的机器学习工作负载变得更加普遍,虽然机器学习有着许多专用的加速器,不过相比来说大量的小范围机器学习的主力仍然是CPU,因此矩阵乘法指令成为关键。 在安全性能上,Arm曾在此前进行了多维度的功能增强,包括PSA认证、TrustZone等。目前PSA认证已经有有超过35个合作伙伴提供的60多种认证产品,而新推出的CCA则也将基于TrustZone提供更加安全的架构。 从Armv9着眼的点来看,行业正逐渐对算力功耗平衡性和安全性能要求提高。Arm架构可用在物联网的大部分设备之上,因此对这两项要求更加吃紧。大数据时代爆炸量的信息增长下,一方面将计算分成了多个维度,另一方面将会对数据安全提出更高的要求。 根据Arm的介绍,搭载ARMv9处理器的芯片最快在2021年年底就会面世,物联网发展日趋成熟,这个时间点恰好提升竞争力的好时机。市场或将拥有追求极致计算性能的高端产品、超低功耗的省电高手、主打安全可靠的产品。而Armv9经过架构的更新,能够从底层和非制程方向进行大改革,相信能为市场带来新的竞争力。 而在广为受关注的国内授权问题上,Arm强调:“Arm既有源于美国的IP,也有非源于美国的IP。经过全面的审查,Arm确定其Armv9架构不受美国出口管理条例(EAR)的约束。Arm已将此通知美国政府相关部门,我们将继续遵守美国商务部针对华为及其附属公司海思的指导方针。”

    时间:2021-04-02 关键词: 华为 ARM

  • 应用处理器的PPA再进化 ,轻松实现边缘端AI/ML部署

    应用处理器的PPA再进化 ,轻松实现边缘端AI/ML部署

    近年来在边缘端的算力需求的提升是一个趋势, 所以MCU厂商的新品的主频都已经向上到了GHz级别,用上了多核的架构;而应用处理器厂商也向下探,推出更易用的跨界应用处理器,例如NXP的i.MX RT系列。现在新的趋势是将人工智能(AI)和机器学习(ML)的细分应用下沉到边缘端,实现更加智能的边缘端应用。这种AI和ML在边缘端的部署,对于处理器的性能、功耗、连接性和安全性都提出了更高的要求。为了响应这些新的设计需求,NXP宣布其EdgeVerse™产品系列新增了跨界应用处理器,包括i.MX 8ULP、经Microsoft Azure Sphere认证的i.MX 8ULP-CS(云安全)系列和新一代高性能智能应用处理器i.MX 9系列。在i.MX应用处理器媒体沟通会上,恩智浦大中华区工业与物联网市场高级总监金宇杰,恩智浦边缘处理事业部软件研发总监翁铁成和恩智浦边缘处理事业部系统工程总监王朋朋进行了精彩的分享。 实现安全和能效提升:EdgeLock和ENERGY FLEX 在最新的i.MX 8ULP、i.MX 8ULP-CS和i.MX 9系列跨界应用处理器中,我们可以看到EdgeLock™安全区域和ENERGY FLEX架构的出现。从名称上我们就可以看出,EdgeLock™安全区域主要是确保边缘设备的安全性,而Energy Flex架构提供了多种不同的功耗管理模式。 据翁铁成先生介绍,安全正是NXP非常重要的标志技术之一,EdgeLock涵盖了密钥管理、信任根处理、各种丰富的加解密处理,设备范围的安全智能也包含其中。安全策略启动和信任根方面是使用了EdgeLock2Go的技术,该技术的信任根包含在EdgeLock里面,可以通过信任根与EdgeLock的云服务做交互,保证其实现安全的认证。例如NXP可以将AZURE SPHERE的信任根结合到Edge Lock中,这样开发者也可以享用到AZURE SPHERE提供的安全的云服务。   针对异构的i.MX应用处理器,NXP还提供了全新的Energy Flex技术。Cortex-A35的核本身就具备高效和节能的特点, Cortex-M33作为实时处理的核也具备低功耗的特质。再将GPU、DSP加入处理器内,基于Energy Flex技术可以将一个应用处理器配置出大约20多种不同的能耗配置,针对不同的工作负载提供更为细致的功耗配置和响应,从而降低最终应用的整体功耗。   在domain间进行不同工作负载的转换时,其实也会存在受到旁路攻击的风险,而EdgeLock也具备一个独特的“功率感知”的能力,可以智能地跟踪功率转换,采取一些干扰措施来增强抵抗和阻止新兴的攻击面。 通过NPU实现边缘端本地AI/ML应用 对于做嵌入式开发、进行边缘端设计的工程师而言,学习完整的AI和ML的算法和应用,然后进行实际的本地应用部署,这是一件非常费时费力的事情。这也是当前嵌入式工程师在进行边缘端的AI/ML应用开发时面临的难题。而NXP也积极地通过战略投资、生态合作的一系列举措来推动边缘人工智能的新浪潮,从而在一系列嵌入式设备中构建经济高效的人工智能解决方案。 据金宇杰先生分享,NXP的应用处理器是希望帮助普通的公司和开发者也可以进入到自己所需的细分AI领域,实现轻松的边缘AI构建。多个细分的模型算法在云端都已经慢慢成熟,所以在i.MX平台就像一个转换器一样方便,直接从边缘端拿到数据进行本地的处理就可以,这个概念叫做BYOD(Bring Your Own Data)。   在硬件层面,NXP通过将Arm Ethos-U65在应用处理器中嵌入,积极推进microNPU的概念。microNPU可以达到0.5TOPS的算力,恰好是为了补充i.MX 9的512GOPS和i.MX 8M Plus上2.5 TOPS之间的这个空白,所以整个的产品的布局出来之后,不同的AI算力需求的智能边缘端都可以找到合适的能耗比的硬件平台。在软件层面,NXP 发布了eIQ机器学习(ML)软件对Glow神经网络(NN)编译器的支持功能,针对恩智浦的i.MX RT跨界MCU,带来业界首个实现以较低存储器占用提供更高性能的神经网络编译器应用。 所以i.MX这样整体的一个硬件和软件的平台出来后,对于传统的嵌入式开发的设计者而言 ,可以快速实现边缘端AI/ML的部署,将自己的想法借助AI/ML的力量落地。 以前,嵌入式MCU开发者的一个较为集中的痛点是需要应用处理器的高性能,但难以适应应用处理器的架构的变化、学习成本较高。NXP用i.MX RT系列跨界应用处理器很好的解决了这个痛点,市场也通过订单给予了NXP积极的肯定。现在,AI/ML的细分应用在边缘端部署将会是另一个集中的痛点,能够帮助设计者解决这一痛点的平台,想必也会赢得开发者的青睐,获得更多市场份额。

    时间:2021-04-01 关键词: NXP 人工智能 应用处理器 边缘计算

  • 端侧AI应用如何落地?安森美半导体通过RSL10智能相机拍摄平台给出答案

    端侧AI应用如何落地?安森美半导体通过RSL10智能相机拍摄平台给出答案

    人工智能的概念起源可以追溯到1956年,John McCarthy在达特矛斯会议上提出了“人工智能”这一概念。而在2018年前后随着诸多人工智能专用芯片的初创公司出现、众多具有未来感的应用场景的曝光...人工智能话题真正被大众熟知和热捧。这种广义的AI的话题似乎在最近几年削弱了很多,但其实在AI正在各个细分领域进行下放和落地。现在我们可以看到,其实在各种各样的物联网端侧设备中,也可以实现AI和ML的诸多应用。 图:RSL10 智能相机拍摄平台当然受限于供电、算力等等端侧特定场景的要求,端侧AI的应用落地需要结合端侧的实际场景。最近安森美半导体推出的全新智能相机拍摄平台,就给了业界一个端侧AI应用的很好启发。近日笔者专门采访了安森美半导体亚太地区方案中心的市场营销工程师贾鹏先生,他对于RSL10这一全新平台进行了精彩的分享。 贾鹏(安森美半导体 亚太地区方案中心 市场营销工程师 )将AI图片识别部署到物联网端点图像识别是AI的典型应用案例之一,在端侧也有着诸多实际应用需求。安森美半导体的RSL10 智能相机拍摄平台就是为端侧实现了图像采集的功能,并通过低功耗蓝牙来实现数据传输,通过云端AI来智能识别物体。RSL10 智能相机拍摄平台中包含了安森美半导体的多个成功的芯片,其中包括蓝牙低功耗的RSL10 SIP、ARX3A0 Mono 65° DFOV IAS模块、多种传感器芯片和电源管理芯片等。据贾鹏先生分享,RSL10智能相机拍摄平台最独特的一点是它提供了一种超自动化应用的典型思路:传感器触发(条件)- 拍摄(动作)- AI识别 - 获取信息并处理。我们在相关的介绍中可以看到,在实际应用中,开发者可以将RSL10 智能相机拍摄平台配置成一个端点,设置特定的时间、环境变量作为触发条件。例如在某个时间段,或者环境温湿度达到触发值时,平台自动将图像发送到云端进行分析,云端通过图像分析来给出相应的反馈的决策。据贾鹏先生分享,RSL10智能相机拍摄平台的图像可以上传至亚马逊AWS,AWS在云端提供了图像识别服务,能够识别大部分用户拍摄的物体,为后续的数据处理提供了可能。虽然RSL10智能相机拍摄平台的成品度非常高,但对于不同的客户仍可以根据自己的实际情况在不同的步骤进行设计,实现具备差异化的产品研发。除了安森美现在提供的所有相关资料之外,贾鹏先生表示安森美半导体的技术服务团队也可提供现场支持。端侧AI应用需符合端侧应用条件要求当我们提到物联网端侧的应用,功耗、成本和可靠性等都是最为重要的设计考量。同样的,端侧AI的部署也都需要考虑到这些因素。据贾鹏先生介绍,RSL10智能相机拍摄平台的超低功耗是其重要特点之一:RSL10智能相机拍摄平台有连续拍摄和正常拍摄两种模式,一块1700 mAh的充电电池能够支持它在全传感器工作并保持蓝牙低功耗(BLE)时刻连接状态下正常使用约半年(此状态下平均功耗小于2 mW)。笔者还关注到RSL10智能相机拍摄平台中搭载的ARX3A0图像传感器的每秒帧数可以达到360,远超现在主流手机的30 fps、60fps的水准。但据贾鹏先生分享,ARX3A0图像传感器拥有的高帧率特性,主要是为了眼球跟踪、VR/AR等需要高速摄影的应用场景。但在RSL10智能相机拍摄平台中ARX3A0图像传感器以较低帧率就可以满足端侧的采集需求,这样也不会对与蓝牙数据传输即时性、整体的平台功耗产生过多的压力。当然我们可以看到这种硬件上的参数富裕也给了设计者更多个性化发挥的空间。贾鹏先生表示,Edge AI是新的发展方向,它能够把数据处理分析过程从云端搬回本地,来避免网络传输延迟和潜在的隐私安全问题,同时可以大大减少成本。在未来的图像传感器里,不仅仅包含模拟数字信号处理,人工智能算法也会被加入加快图像传感器的高度智能化,从而使系统能够通过新的计算和决策提供更快更准确的结果。而受限于端侧的有限资源,我们需要更有效的算法支持来平衡计算能力和功耗。对于安森美半导体这样具有非常宽广的产品组合的厂商而言,除了优势的单品外,还可以提供非常多丰富的解决方案。RSL10智能相机拍摄平台就是其中之一,它为业界的端侧AI应用提供了很好的范例和启示。相信我们也可以在诸多实地应用中看到它的身影。

    时间:2021-03-26 关键词: 安森美半导体 AI RSL10

  • 示波器和记录仪二合一,能够碰出哪种“火花”?

    示波器和记录仪二合一,能够碰出哪种“火花”?

    近年来,电子行业的发展速度惊人,日新月异的技术测量领域也迎来了新的挑战。测量领域对于高速、高精度、更长时间记录结果有了越来越高的要求。 除此之外,软硬结合是近几年发展的关键词,强大的硬件功能离不开一体化的软件平台。可以说,示波记录仪是硬件的“听诊器”,而软件则是人机交互的一扇“窗户”。 在这样的背景之下,Yokogawa(横河计测株式会社,下文简称“横河”)在2021年3月24日正式发布了高精度数据采集系统DL950示波记录仪和IS8000集成测量软件平台。 创新基因植根横河 所谓示波记录仪就是数据记录仪和示波器的结合,前者以长期、高精度、多通道和多信号种类为特点,后者则以高速采样和丰富的触发为特长。横河所开发的示波记录仪则结合了二者最有价值的专长,以创新型产品称霸这方面市场。 根据介绍,横河早在1984年就开始尝试结合示波器和记录仪的优点,开发全新的高速记录设备。为了追寻更好的机械设备动态记录,横河不断提高采样速度、频率、带宽、分辨率、通道密度、物理测量面积、存储深度,以实现更精准的测量,发布了一个又一个颠覆市场的创新型产品。 1969年,型号为2915的电磁示波仪是横河的多通道经典产品;1984年,横河推出型号为3655的分析记录仪,这是横河首款记录仪产品,并且是一款内存记录的记录仪。彼时两款产品分别作为示波器和记录仪经典产品还没有合并到一起,但“创新基因”已深深植根在横河之中。 2002年,DL750示波记录仪正式面世,兼具示波器和记录仪优点的一体化产品成功被应用在各个行业,同时也标志着模块化结构产品的开端;2010年,DL850和DL850V示波记录仪发布,这是横河的第三代记录仪产品,主打实时分析并成为了十年经久不衰的产品;2013年,DL850E和DL850EV示波记录仪发布,升级了串行总线监测功能。 时间回归2021年,第四代的记录仪DL950示波记录仪正式发布,这款产品凝聚了横河五十多年在高速数采仪器领域的沉淀,以PC数据流为首要创新的一代跨时代产品。 硬核参数功能构筑新产品 DL950示波记录仪即为2010年所发布的DL850和DL850V示波记录仪系列的升级产品,这款产品将采样率升级到了200MS/s并可通过10Gbps以太网高速数据传输至PC,全新搭载12.1英寸大尺寸触摸屏,操控上既可以使用触控也可使用机械按键。 一并被发布的还有两个全新的输入模块,分别是720212和720256,前者能够以200MS/s的采样速度读取数据,后者能够以10MS/s的采样速度从四个输入通道读取数据。 存储上,支持8G点大内存和20秒连续捕获,即使是以200MS/s的速度,也不会错过任何信号变化;也支持512GB内部SSD记录,可以高达2MS/s的速度进行长时间记录,还可以记录双捕获波形,对于车内耐久性测试和罕见自发事件的捕获非常有效。 模块上,支持隔离插拔模块、多单元同步,每台DL950拥有8个插槽。与此同时,DL950可同时连接5台进行同步测量,假设每台DL950均插满720256模块(4输入通道),则可最多拥有高达160CH的多单元同步进行(4CH x 8插槽 x 5台)。从而可同时使用5台160CH测量重量、压力、位移、振动、扭矩和其他参数,以便分析数据之间的相关性。不过,目前来说,DL950仅支持同型号的同步测量。 功能上,拥有车内串行总线分析(CAN、CAN FD、LIN、SENT),可显示电压、温度等各类参数的数据信息波形。除此之外,还搭载实时数学运算、触发时动作和GO/NO-GO判断、高抗噪性、历史异常波形回放功能等。 值得一提的是,“闪存采集”也即将发售,DL950可在任何不能携带PC的场所捕获数据,提供高达20MS/s的速度长时间记录到内部闪存。闪存为非易失性,因此即使在关闭电源后,捕获的数据也会保留在仪器中,测试结束后可将数据传输到PC上。据现场介绍,“闪存采集”是一种全新灵活的方式,高速数据流无需电脑,适用于车载、现场测量。 集成化的软件平台 强大的硬件离不开软件生态环境,许多企业也从纯硬件逐渐“偏软”,这是因为数据自身的“魔力”远超想象。DL950则也是在这一世代,迎来重大的功能升级,即IS8000软件平台。 发布会现场,横河在介绍IS8000软件平台时坦言,实际上工程师在开发过程中需要花费大量时间进行测量、存储、分析,这是因为开发流程中不仅存在大量不同UI的不同软件,还需要利用不同软件、不同数据格式去控制不同仪器。 基于此,开发了IS8000这一软件平台,这是一套能加速工程流程的集成解决方案。IS8000整合了客户的测量流程,整合了时间序列各种物理数据,整合了各类测量数据。值得一提的是,IS8000并不是一款专用软件,而是通过平台上添加可选软件来满足客户各种需求的平台。 结合本次发布的DL950和IS8000上的10GbE选件,最多可以以10M点/秒的采样率在PC上实时存储多达8个通道的数据。对于高速、多通道输入(如门信号和多相变频器的开关波形),现在可以实现更长的记录时间。 IS8000支持DL950示波分析仪和WT5000高精度功率分析仪的在线数据采集,旗下产品的远程控制和设置、采集数据下载、数据文件导入,以及高速摄像头和RAM监视器等统一。 需要注意的是,DL950的高速数据实时传输PC是其主打亮点之一,而通过IS8000一体化软件平台的支持下,所有相关数据都被以统一格式保存在同一平台之下,数据的作用能够被充分释放。 DL950要解决的技术课题 市场的需求无疑是驱动研发的重要力量。据横河介绍,市场对示波记录仪的需求升级主要在测量能力和生产力两方面。 1、测量能力:主要包括带宽和通道。电子控制技术不断进步进程下,需要更加快速的开关功率器件,也需要更复杂的电机与执行器控制,诸如近两年的SiC功率器件和大规模FPGA的部署。采样快速变化的波形需要快速采样,实现这项要求必须有更高的带宽。 另一方面,电气化目前的进展之下需要多点测量,具体表现在电动汽车中的电机和逆变器的数量不断增加,备用系统的后备系统的冗余设计和综合评价需求明显。由此引发测量多个信号的需求,利用更多通道进行综合测试和评价。 2、生产力:高速数据实时传输PC、同步测量和易用性是增强生产力的必备功能,也是主流厂商逐渐布局的领域。 越来越完善的软件系统,推动行业将测量数据保存在电脑上,供进一步分析或存储。由于更高的通道数、采样率和分辨率推动了数据量的增加,强烈要求缩短PC数据传输时间。当然,为了实现精确的分析,需要其他工具之间的时间同步。 不过,随着功能越来越来丰富,也带来设计菜单复杂的缺点,触摸屏是实现直观操作的一种方式,但它的弱点是在电机、变频器测量等恶劣条件下不一定稳定。 那么,DL950又是如何从技术方面,解决上述所说的挑战?根据横河介绍,主要集中在以下四点: 1、模拟前端性能提升,可更好地观察信号:实际上,信号质量并不单单由A/D转换器的性能决定,将信号引导到A/D转换器的模拟电路必不可少,但空间非常有限。 DL950优秀的模拟技术是克服这一技术难题的关键,表现在参数上则是更高的带宽和卓越的共模噪声抑制。2通道40MHz带宽比以往带宽提高2倍、4通道3MHz带宽比以往提高10倍,而新模块的模拟前端电路设计实现了最佳的共模噪声抑制性能。 2、弹性化的同步功能:在同步功能上,横河分别可在用于同步的数字PLL和IEEE 1588精准时间协议实现±(30ns+1 sample)和±150ns的精度。 时钟同步是实现多单元同步测量的关键,横河的数字技术则可实现5个单元之间的PLL功能,除此之外,光纤的连接方式,实现了使用方便和良好的抗噪声性能。 “IEEE精确时间协议” 则主要用于计算机网络,横河将此技术运用到测量仪器之中,通过以太网实现了不同工具之间的精确同步操作。 3、提高生产率的性能(数据优化和快速数据流):据介绍,通道之间的传输速度不同,模拟电压和逻辑电压属于快信号,电流、应变、加速度为中信号,温度则为慢信号。因此,DL950则实现了每个输入通道的单独采样率设计,即使在同时测量高速信号和许多慢信号时,数据大小也可以优化。 另一方面,为了避免CPU瓶颈,DL950中实现了数据流的特殊路径,通过10G以太网实现“高速公路”,初步计划数据流速度被限制在160MB/s,但它还有更高的潜力。 4、可用性强,稳定可靠:交互操作是示波分析仪的重要性能之一,DL950则采用了“触屏操作”与“常规机械按键操作”的组合。据介绍,由于触屏操作在很多情况下会变得不稳定,用按键/旋钮操作比触屏更直观和精确。因此,经过横河的慎重考虑,决定即使在触摸屏关闭的情况下,按键和旋钮也能保持稳定运行。 散热性能则是示波分析仪稳定工作的重要基础之一,但恰好相反的是提高性能依赖于高级的处理器,但它们的高能耗会产生大量热量。DL950的冷却系统为稳定可靠的测量性能提供了理想的环境,通过精确的模拟和样机的实际测试,控制了各种情况下的气流。 总结 “无需模仿,更不跟风”是横河在新品发布的邀请函上所注,实际上,原创设计出示波记录仪的这家公司正是以创新产品独立于市场。 通过在硬件上的硬核升级和一体化软件平台的支持下,使得汽车和工业领域、电力/能源行业、产品研发领域能够快速评估所有电器和机械测试。而丰富的插拔模块、探头和附件,则可为测试带来更多的选择。

    时间:2021-03-26 关键词: 横河 示波记录仪

  • 英特尔要彻底颠覆IDM了!

    英特尔要彻底颠覆IDM了!

    IDM是芯片行业的基础模式,一直以来也主导着行业。在晶圆代工的出现发展至今,代工业水涨船高,不断“围剿”传统IDM模式,甚至还有媒体评论代工的势头有盖过IDM的趋势。 老牌IDM厂商英特尔可以说拥有最全的产品线,包括架构、硅技术、产品设计、软件、封装/组装/测试、制造的全部领域技术细节,CPU、独立GPU、FPGA、加速器四种主流芯片,oneAPI一体化软件平台。 IDM是英特尔的一把利剑,也是这家企业一直以来的竞争主要力量。“技术派灵魂人物”帕特·基辛格(Pat Gelsinger)作为新任CEO,进行了一次自2月15日上任以来首次官方演讲。 帕特·基辛格此次宣布,英特尔不仅要继续IDM模式,而且还要革新IDM,他将这种全新的IDM模式称之为“IDM2.0”。 内外兼修,IDM 2.0的三个“法宝” 根据帕特·基辛格的介绍,英特尔的全新IDM 2.0战略只有英特尔做得到,并将成为其未来的制胜法宝。IDM 2.0主要有三部分组成: 1、内练一口气:帕特·基辛格介绍,英特尔已在7nm制程取得了顺利的进展,预计今年Q2实现代号为“Meteor Lake”的首款7nm CPU计算晶片的tape-in。 据悉,英特尔将利用自身领先的封装技术将IP或晶片封装在一起,从而交付独一无二、定制化的产品。也就是说Meteor Lake实际上便是“小芯片2.0”设计的一代产品,英特尔的分解设计是把原来一定要放到一个工艺下面去集成的单芯片方案转换成多节点芯片集成方案,再通过先进的封装技术,快速实现不同的产品。 另外,英特尔仍然希望继续在内部完成大部分产品的生产,将重新构建和简化的工艺流程中增加使用极紫外(EUV)技术。 需要注意的是,EUV技术在业界普遍被认定制程发展至7-5nm阶段才会投入使用,荷兰ASML(阿斯麦)是全球唯一的EUV光刻机制造商,而英特尔早在十年前EUV研发之中就率先认购15%。可以说,EUV的引进标志着英特尔将要修炼好“自身内功”的决心。 注:tape-in是设计的倒数第二个阶段,tape-out即为流片 2、外练筋骨皮:帕特·基辛格预计将扩大采用第三方代工产能,涵盖先进制程技术生产的一系列模块化晶片,包括从2023年开始为英特尔客户端和数据中心部门生产核心计算产品。 这也是帕特·基辛格在正式上任时所透露的,2023年英特尔大部分产品都将采用英特尔7nn技术,同时部分产品也会采用外部代工。 实际上,英特尔并非第一次宣布将切入代工的领域,早在2013年就曾宣布将20nm制程FPGA交给Altera代工生产,而后Altera被英特尔收购,转化成英特尔FPGA竞争的重要力量。 帕特·基辛格强调,这将优化英特尔在成本、性能、进度和供货方面的路线图,带来更高灵活性、更大产能规模,为英特尔创造独特的竞争优势。 3、加入代工行列:英特尔最新组建了独立业务部门英特尔代工服务事业部(IFS),并将由半导体体资深专家Randhir Thakur博士领导,直接向帕特·基辛格汇报。 据介绍,IFS事业部与其他代工服务的差异化在于结合了领先的制程和封装技术。目前来说,英特尔手握EMIB(高密度微缩2.5D)、Foveros(高密度微缩3D)和Co-EMIB(融合2D和3D)多个维度先进封装技术,还拥有最新的“混合结合(Hybrid Bonding)”封装技术,这是其他代工厂做不到的。 值得注意的是,英特尔的代工服务支持x86内核、ARM和RISC-V生态系统IP的生产。x86、ARM、RISC-V的“三权分立”是业界永无止息讨论的话题,而英特尔直接打开了业界的通道,使得“百家争鸣”成为可能。通过帕特·基辛格的介绍,英特尔的代工计划已得到业界的热忱支持。 事实上,自Altera代工消息传出后,业界就猜测英特尔将要推开晶圆代工的这扇大门。但转型何其容易,时至今日,这条路终于被新任CEO帕特·基辛格勾勒出来。 横向对比三星,自2005年推开了晶圆代工的大门,并在2017年开始将晶圆代工业务独立出来,成为颇具竞争力的晶圆代工企业;AMD则是在2009年独立出格芯。在英特尔独立出代工服务业务后,相信业界能够迎来新的格局。 重金砸出英特尔的广阔未来 笔者认为,英特尔的IDM 2.0模式彻底打通了英特尔的“奇经八脉”,彻底把IDM修改了一番,转变为业界和英特尔“双赢”的局面。 一方面,自研+外部代工的新模式,此举使得IDM模式发生了本质的变化,除了“内功”修炼,不断接纳外界优秀的方案,可以让英特尔拥有更多的选择。此前帕特·基辛格介绍,英特尔将和代工厂共同选择设计和制造,控制供应链,从而共同盈利。 另一方面,推开代工的大门代表着英特尔打开了新的发展路线,晶圆代工业务的成熟、高效率和近两年的亮眼表现,使得媒体的偏向愈发浓重。实际上,IDM和代工各有千秋,英特尔则是内部和代工双线发展,近可继续独立代工业务,远可继续发展IDM模式,两手都要抓,这也颇为符合帕特·基辛格的“技术派”作风。再从另一个角度来看,目前晶圆代工产能正处于紧缺的状态,英特尔加入晶圆代工或可解决行业的燃眉之急。 为了加速实现IDM 2.0战略,帕特·基辛格还宣布将继续扩大英特尔的生产能力,首当其冲的便是将在美国亚利桑那州的Octillo园区新建两座晶圆厂,总投资将近200亿美元,预计将创造3,000多个高技术、高薪酬的长期工作岗位,以及3,000多个建筑就业岗位和大约15,000个当地长期工作岗位。 加速实现IDM 2.0战略的另一个“抓手”是与IBM的重要的研究合作计划。据了解,两家公司将集结位于美国俄勒冈州希尔斯博罗、纽约州奥尔巴尼的不同职能和人才,加速半导体创新。而英特尔和IBM早已有50多年的深度和合作。 图注:英特尔位于亚利桑那州钱德勒市的Ocotillo园区是公司在美国最大的制造工厂。四个工厂由一英里长的自动化高速公路连接起来,形成了一个巨型工厂网络。2021年3月,英特尔宣布投资200亿美元,在Ocotillo园区新建两座新工厂。(图片来源:英特尔) 笔者认为,投入如此庞大的基金和如此重大的转型,英特尔未来的局面将会是多元化、可组合式和开放式的。一方面,利用“小芯片2.0”将芯片分解设计,给予芯片自身的灵活性和可组合性;另一方面,利用自研+代工的交叉式形式,给予生产设计的灵活性、可组合性和开放性。在帕特·基辛格新战略下,英特尔正创造让技术开花的广阔未来。

    时间:2021-03-25 关键词: 英特尔 IDM 帕特基辛格

  • ZETA联盟亮出五大利器,让泛在物联网变成可能!

    ZETA联盟亮出五大利器,让泛在物联网变成可能!

    过去十年,新一轮科技革命和产业革命正在重塑全球经济结构:科学技术加速应用到社会经济领域,以5G、物联网、大数据、人工智能等技术为代表的新一轮科技发展迅速崛起,从“人与人”的连接到“物与物”的连接、从物质生产要素到数据要素、从现实世界到数字孪生,现如今,数字世界已全面到来,物联网革命蓄势待发。而ZETA作为自主研发的纯国产物联网通信技术,正在迎来全新的发展机遇。 为了推进ZETA在物联网应用中加速落地,近日,纵行科技在“首届ZETA中日联盟日”上发布了《ZETA技术白皮书》,并携手日本凸版集团共同推出了五款新产品——ZETA SDR网关、ZETA/LoRa双模智能路由、TinyML算法增量升级、ZETA端智能振温传感器,以及凸版ZETA R3模组,旨在为LPWAN、工业、物流等行业带来全新变革。 ZETA赋能LPWAN进入2.0时代 或许有人对ZETA还不太了解,很少感知到它的存在。下面,先给大家科普一下什么是ZETA? ZETA是由纵行科技自主研发的一种纯国产低功耗广域物联网通信技术,具有低功耗、泛连接、低成本、广覆盖、强安全等优势,可广泛应用于楼宇、智慧城市、物流、农业、工业、军工等领域。ZETA能够真正解决工业场景中信号差、布网成本高、网络安全等“最后一公里”通信难题,是5G技术的有利补充。 (ZETA的差异化优势) 近年来,ZETA已在多个国家物联网市场中得到应用,并已技术出海至日本、东南亚等地,为海内外知名企业提供通讯服务。 作为全球首个支持分布式组网的LPWAN(Low Power Wide Area Network,低功率广域网络)通讯标准,ZETA利用搭载Advanced M-FSK调试解调的超窄带技术,以更低的成本实现了“可抛弃物联网”。而此次《ZETA技术白皮书》的发布,则意味着LPWAN物联网技术已经进入了2.0时代,即一个极简、极智、性价比极高的物联网时代。 (ZETA可适应不同速率与覆盖要求) 据悉,《ZETA技术白皮书》重点解析了ZETA协议的整体架构、ZETA协议的特点、ZETA不同协议分支的功能特性,以及ZETA网络安全方案,同时对ZETA的物理层技术进行了阐述。 在活动现场,纵行科技产品总监谢伟文表示:“ZETA拥有分布式组网、超窄带调制、Advanced M-FSK等专利技术,在传统LPWAN功能的基础上,可实现更高速率、更广覆盖、更好扩展性,并能大幅降低应用落地成本,使得物联应用场景从耐用品扩大到消费品,极大地推动了物联网的下沉应用。” 可以预见的是,随着新基建浪潮的兴起,ZETA作为5G的重要补充,必将迎来发展的“春天”,实现更多产品的应用落地。 ZETA让泛在物联网变成可能 作为自主研发的纯国产物联网通信技术,ZETA在中美科技战大背景下正逆势崛起,成为物联网行业的一股新势力。而此次推出的五款新产品犹如“五大利器”一般,可使物联网技术应用更加广泛地深入到各行各业。 也许这些产品我们基本都不会去使用,但我们应该对其有所了解。下面,给大家简单介绍一下这五款产品及技术升级。 1、ZETA SDR网关 该网关不仅支持120km/h的高速移动场景,还支持M-FSK等多种芯片,单网关覆盖距离高达15km,在大大降低布网成本的同时,还可满足货品、资产等流转场景的跟踪管理。 此外,ZETA SDR网关的接收灵敏度超过-145dBm,速率可扩展支持20bps-100kbps,同时还支持最大15KHz频偏,并且具有远程迭代升级功能,为ZETA的生态布局提供了非常有利的条件。 (ZETA SDR网关) 2、ZETA/LoRa双模智能路由 ZETA/LoRa双模智能路由是全球首款双标准的LPWAN智能路由,具有双模通信、空口升级、多跳组网、电池供电、多重安全等诸多优势,可以接入ZETA和LoRa协议,有望推进LPWAN生态融合。 (ZETA/LoRa双模智能路由) 3、TinyML算法增量升级 在算法层面,ZETA推出了面向LPWA网络的增量OTA远程升级技术,大大降低了TinyML模型部署的时间成本和内存成本,通过“ZETA+TinyML”串联数据传输、推理和升级等链路,不仅打破了传统LPWAN的低速率场景限制,还能完美的适配各种嵌入式的边缘设备和传感终端,从而广泛应用于各种物联网场景。 (TinyML算法增量升级) 4、ZETA端智能振温传感器 针对工业物联落地难的痛点,ZETA端智能振温传感器通过加载“ZETA+TinyML”及端侧融合“采集+推理+决策”,实现了高频响的振动和温度数据采集、故障告警及智能诊断功能。 此外,ZETA端智能振温传感器在功耗方面的优势也是十分明显的,电池寿命可达3年,具有无线传输、部署简便、即插即用等特点,可广泛应用于各种物联网场景,极大地拓宽了LPWAN的应用边界。 (ZETA端智能振温传感器) 5、凸版ZETA R3模组 除了上述几款新产品之外,此次活动推出的次世代ZETA R3通信模块也给行业人士带来了惊喜。 据日本凸版印刷株式会社DX设计事业部科长诸井真太郎介绍,凸版ZETA R3模组是在R2模组的基础上逐渐演进而成的,具有远程升级功能、价格更低、体积更小、更安全等特点,可为LPWAN 2.0泛在物联的部署提供高性价比的模块支撑。 (凸版ZETA R3模组) 总之,以ZETA为代表的纯国产物联网通信底层技术正在迎来发展契机。而ZETA联盟的宗旨,就是要将LPWAN通信标准“ZETA”应用推广到各个垂直行业,充分利用ZETA“超低功耗、超大连接、超低成本、超广覆盖”四大优势,构建及赋能物联网产业创新生态。 在即将到来的万物连接世界中,除了5G的巨大需求,LPWAN也正在迅速渗透到各行各业。作为全球首个支持分布式组网LPWAN的联盟,ZETA以国产底层技术为基础,推动智慧城市的信息设施建设,赋能各行各业实现数字化转型。相信在不久的将来,以ZETA为代表的LPWAN 2.0技术物联网基础设施将无处不在! (ZETA联盟旨在构建及赋能物联网产业创新生态)

    时间:2021-03-22 关键词: 物联网 5G ZETA

  • MHEV 48V电机驱动设计大有门道

    MHEV 48V电机驱动设计大有门道

    电动汽车(EV)是近年来半导体行业必谈的课题之一,在汽车电气化上全世界都在聚焦“减少温室气体排放”这个问题上。据美国国家公路交通安全管理局统计,平均燃油经济性到2026年达40.4英里/每加仑燃油;而在巴黎联合国气候变化大会上(COP21)提出了2030年温室气体排放量比1990年减少40%的目标。 在此背景之下,汽车厂商有两条路。其一,采用电池汽车电机化的做法,使用高压电池进行电动车制造;其二,采用轻混电动车(MHEV,Mild Hybrid Electronic Vehicle),MHEV仅需使用48V电机,就能将内燃机的温室气体排放量减少13%-22%。 随着市场加速,MHEV具有多重优势,已在大多品牌中实现,并具有一定市场。“我们认为48V轻混市场有很大的潜力,而且这个应用对于减少温室气体的排放是有很大的帮助,所以我们绝对认为48V轻混市场是有很大的增长空间的”,德州仪器 (TI) 电机驱动器业务部门总经理Kannan Soundarapandian如是说。近期,TI也邀请21ic中国电子网共同讨论在这一市场的发展。 MHEV对48V电机驱动有很大要求 MHEV在越来越严格的排放标准和越来越高的油耗动力需求下应运而生,博世、法雷奥、德尔福等厂商均已有48V轻混汽车面世,并取得不错成绩。 MHEV与传统电动汽车驱动系统最大的区别便是从12V的使用电压变为48V,在电池电压输出升高的情况下整体的线路损耗被降低,启停电机、空调压缩机、冷却水泵等系统的工作时间被改善。除此之外,48V的电压使得锂电池实现快速能量回收,回收能量将被用于辅助驱动,降低发动机负载,整体的油耗和排放均会有效降低。 虽然MHEV拥有如此强大的“魔力”,但实际上对于设计人员来说,想要在MHEV电机驱动系统中实现汽车电气化并非随意之事。根据Kannan的介绍,想要实现MHEV的汽车电气化,对电机驱动系统拥有4个要求: 1、小尺寸:在整车功能愈发增长的背景下,电路板的空间是有限的,小尺寸能够让更多器件集合在电路板上,这样才能更好满足电机驱动的要求。 2、安全性:车规级产品普遍相对普通产品拥有更高的要求,需要在设计中遵循汽车安全完整性等级ASIL D的系统级功能安全性。 3、大功率:大功率器件能够在有限空间中驱动更高功率器件,帮助更好实现电气化。 4、耐受性:由于汽车场景普遍在条件中相对较为恶劣,特别对温度和压力拥有更高的要求。 实际上TI的48V电机产品就是遵照这种要求而设计的,Kannan为介绍其解决方案DRV3255-Q1: 1、集成:TI的DRV3255-Q1与现有的三相48V BLDC电机驱动器相比,可将PCB空间减少多达30%。 2、功能安全:TI的功能安全合规型电机驱动器可帮助实现符合ASIL D要求的轻混电动车(MHEV)系统,并根据ISO26262要求进行设计。 3、功率:为轻混电动车(MHEV)的大功率电机系统提供超高的栅极驱动电流,Kannan强调TI能够为轻混电动车提供最高达到30KW的功率。 4、保护:通过0级认证保护48V起动机发电机系统免受瞬态影响。Kannan表示,TI在侦测和保护设计当中有很多的考量,能够使器件稳定、可靠。 48V电机驱动架构设计有门道 Kannan为记者展示了市面上常见的48V电机架构,要实现具有强大保护功能的安全电机驱动器系统,需要在外部使用钳位二极管、外部驱动电路、汇路电阻器和二极管、比较器以及外部安全逻辑。这些外部器件会导致布板空间增大并使系统成本升高。不仅如此,由于电机是三相的所以需要三套同样的器件。 而DRV3255-Q1的集成了外部逻辑和比较器、可调节高电流栅极驱动器以及对大电压瞬态的支持(无需额外的外部器件),将所有需要的一些逻辑和驱动器件都集成在系统里。由此,外部系统被大大简化,这样的高度集成化还能带来更小的板载空间。 DRV3255-Q1不仅拥有超高的集成性,能够减少12-24个无源器件,还拥有高达30kW的超高功率和能够免受95V恶劣开关瞬态电压影响的安全机制。产品不仅根据ISO26262标准设计,能够帮助客户容易实现ASIL-D等级的系统设计,还符合AECQ-100 0级标准,甚至可在-40摄氏度到150摄氏度环境下应用。 Kannan表示48V电机驱动是DRV3255-Q1最主要的系统目标,除了最常见的应用外,TI预计未来会有诸如电机驱动的电动助力转向应用运用48V系统。 他强调,无人驾驶系统需要确保智能和安全,因此需要高度冗余的空间搭载相关功能。想要确保系统冗余,起码要两个同时运行的系统并存。“当两个系统并存在一起时,如果纯粹以12V单相电源来供电,负荷会有一定限制,不能做到很高的重复使用。如果能够一个系统用48V,另外一个系统用12V,冗余度就会变得非常高,并且能确保正常运行时单一电源会更高。” 一般的设计中,系统中还会配置12V的电池去配置电源驱动芯片和MCU,供电的来源则是DC/DC降压器将48V降压为12V所供给的。一般的驱动电机中,电压在系统上出现任何偏差都会直接将48V电流灌注冲击电源驱动芯片和MCU上。 DRV3255-Q1的设计中,由于所有逻辑接口都拥有了最高75V的高承受电压基准,有任何错误,电机驱动器都是能够承受这个负载的。Kannan强调,这也是48V驱动设计中较为重要的一点,能够提高产品的可靠度。 48V电动车未来将走向何方 对于48V电动汽车,业界常常传出“48V是过渡,甚至OEM会跳过48V这一世代”的声音。但实际上,大多数OEM厂商正在采用48V系统,因为这只需在车辆架构上进行一步步改变,ICE则需要昂贵的重新设计。并且,很多OEM厂商也正在逐渐传出扩产MHEV产品组合的消息,越来越多的OEM开始计划推出MHEV,所以说传言与实际是背道而驰的。 虽然48V这个数字看起来比12V更大,但实际在汽车成本上并不是一个正比的关系。具体来说,电缆成本(48V允许比12V更小线标,电缆尺寸和重量更低)、供电成本(电动泵、风扇、动力转向齿条和压缩机效率更高)、电池成本(比PHEV和BEV要求更低)、发动机成本(可在性能不变情况下,用四缸发动机替换六缸发动机)。 那么既然48V电机驱动比12V电机驱动优势这么多,前者会取代后者吗?答案是否定的,TI的Karl-Heinz Steinmetz曾在其官网中表示,高端汽车制造商将完全转向48V系统可能需要10到15年的时间,未来一段时间内仍会是12V-48V的双动力结构。 通过观察TI在48V驱动上主推的DRV3255-Q1这个产品,其很大优势都是建立在其高度集成化和安全可靠性上的。说到集成,TI近两年发布产品均从分立转向拥抱集成,Kannan强调在集成方面,TI还提供了很好的环境侦测功能,能够把一些侦测到的资讯很方便地从驱动器转到处理器上。这样的高度集成化,使得TI认为这个系统有很大的优势去帮助客户建立小型化的48V电机驱动系统。 从汽车上谈起,TI现在拥有7000种车规级模拟和嵌入式产品,并且从2014年以来,每年都会推出数百种新型车规级的芯片。相信这样的实力之下,48V电机驱动将会受到无比强大的加持。

    时间:2021-03-12 关键词: 德州仪器 TI MHEV

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