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联电以工艺平台推进联网智能化 边缘计算商机无限

联华电子总经理简山杰

由联华电子主办的2019年的「联华电子技术论坛」19日于上海召开,这家全球晶圆代工大厂联合IHS、Cadence、智原科技(Faraday)以及新思科技(Synopsys)等专家们分享了对半导体产业最新发展与观点——围绕「边缘计算,迈向联网全面智能化」主题,边缘计算(Edge Computing)、智能物联网(AIoT)及5G等最新技术和产业应用成为会上各界聚焦的重点。

联电总经理简山杰在开场致辞中提到,半导体已经无所不在,「未来资料处理将会慢慢地往边缘计算发展」,相信人工智能(AI)、5G等新趋势,将成为半导体产业的新蓝海。同时,联电旗下厦门联芯总经理谈文毅亦表示中国大陆市场将是海上明珠,并指出「不论是在AIoT,还是AI乃至全球5G方面,大陆有著广大的市场空间和非常好的机会环境。」

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各行各业拥抱边缘计算,就像当年拥抱互联网、移动互联网时一样。

边缘计算成智能时代「底层蛋糕」 联电推22/14nm制程抢食

随著8K、人工智能(AI)、物联网(IoT)、自动驾驶、智慧城市等各领域的飞速发展,传统的资料中心模式已经无法满足这些领域对及时性、连续性、安全性、隐私性、智能方面更高要求。所以网络、计算、存储、应用等原有拓扑结构,都将被重构,并推动著资料存储与计算的重心远离中央资料中心而走向终端也就是——边缘计算。

庞大的应用场景和高速的发展态势,让边缘计算的市场容量不断增大。据IDC预测,2020年将有超过500亿的终端与设备联网,而有50%的物联网网络将面临网络带宽限制,40%的资料需要在网络边缘分析、处理与储存。

「AIoT时代,不仅有AI+IoT,还需要边缘计算。各行各业拥抱边缘计算,就像当年拥抱互联网、移动互联网时一样。」联电先进技术开发元件处处长陈再富表示,边缘计算的需求日益增强,以低功耗数码/射频制程为核心的技术或成下一个新战场。

由于终端设备的电池容量有限或者对于散热容忍度较低,因此在低功耗设计中,平均电流消耗往往决定电池寿命。以基于联电28HPCu+逻辑产品为例,相比与28HPC制程,从数码电视、机上盒到固态硬盘等产品应用,其静态电流的性能测试(IDDQ)可以实现16%~60%的减少。

联电矽智财研发暨设计支持处处长陈元辉补充道,除了功耗的降低,从设计方面来看,在AIoT与边缘计算领域还需要紧抓综合性、嵌入式和优化三点。以最优解为角度出发,联电希望为业者提供同等的性能可以拥有更小的能耗,而当拥有相同功耗时具有更好性能的产品,并不断提升相应的技术能力。

为此,联电预计将于2019年8月推出22nm ULP/ULL工艺,相比于55nm ULP(0.9~1.2V)与40nm ULP(0.9~1.1V)工艺,22nm ULP的工作电压将降至0.8~0.9V。另外也将在2020年初推出14nm FinFET Compact(FFC)制程,目前用于5G天线调谐器的14FFC产品已经处于试运行生产。事实上,22nm制程优秀的成本效益比也是物联网、混合信号、RF和毫米波的理想选择。


一方面,对于大多数半导体厂商而言,22nm提供了升级途径;另一方面,22nm为那些希望性能超过28nm,但又不需要为16nm/14nm以及更先进节点而付出昂贵费用的客户提供了一个选择。

陈元辉表示,联电22nm技术节点具有性能和功率优化,与28nm相比约10%的面积微缩,超低功耗和RF/毫米波优势。联电的22nm平台将成为一种经济高效的解决方案,可为平面HK/MG技术提供广泛的应用,包括移动通信(5G和其它无线)、物联网和汽车产业。

看好汽车半导体市场 中国大陆引领CAV之路

大陆乘用车市场在经历了过去20年间的高速成长后,2018年俨然已不容乐观,年增下滑4.1%,但自动驾驶与互联汽车(CAV)及新能源汽车(NEV)正在见证一个快速变化的时期。针对新的产业形势,汽车产业参与者的战略都在进行调整,联网化、自动化、共享化和电气化(CASE)成为了业界的核心。

IHS Markit自动驾驶技术与顾问部门总监Dr Tawhid Khan认为,自动化、共享化和电气化不是独立的,将会组成未来汽车的三个维度,而联网化会是这一趋势的促进和基础。对于联网化,IHS Markit预测到2020年左右,全球搭载互联功能的汽车产量会超过5,000万辆。对于电气化,IHS Markit预测到2020年后,大陆电动汽车的产量将超过200万辆。

全球来看,更多主机厂、移动出行服务商以及零组件供应商在自动驾驶上的合作,而自动驾驶技术也使得汽车产业供应链关系更加扁平化,为新加入者提供的机会。

Dr Tawhid Khan表示,「这是由自动驾驶技术的复杂性和多样性决定的。」目前,汽车和科技产业正在缩小自动驾驶和人工智能等领域的差距,自动驾驶汽车测试和部署的相关法规也将很快出台,中国大陆在未来巨大的自动驾驶汽车销量也将为全球该产业提供有效参照。

他进一步强调,「中国大陆将会是全球首个引入全自动驾驶的国家」,并将成为2025年最大的联网汽车市场,市占达到30%。然而也存在著相应挑战,Dr Tawhid Khan认为2019年之际,似乎全球汽车产业面临著诸多不利因素,特别是不断变化的关税/贸易条件、欧洲WLTP排放标准实施以及柴油门事件的担忧,将使得全球汽车市场的需求预计将略低于2018年。

他也乐观表示,联网设备的使用以及辅助驾驶系统(ADAS)、车载信息娱乐系统等高等电子产品的发展都需要使用到更多的半导体,将推动汽车半导体前景在2020年恢复成长。

AI+5G交汇 新思、智原探索新机会

如今人工智能和无线通讯技术更出现新的交汇契机, 从5G的角度来看,全球移动通信系统协会(GSMA)在2017年发布了《5G开启无线连接与智能自动化的时代》,为全球的通讯产业描绘了一个非常美好的前景:到2025年,5G的连接数量将会超过11亿,约占全球移动连接数的12%,涵盖超过全球1/3的人口数量。5G也会为运营商带来超过2.5%的年均复合成长率(GAGR),2025年,收入将达到1.3数字万亿美元的体量。

这份报告中,750位运营商的CEO及设备商调研显示,认为5G将主要支持什么业务?约83%的人都选择了「AI驱动」。相比4G网络,5G主要是在用户的输送量、端到端时延与连接密度方面有非常大的增强。正是因为这种增强,5G网络能承载许多4G网络现在无法承载的AI智能业务。

新思科技技术解决方案经理刘好朋表示,从处理的角度来看,由于诸如频谱聚合、波束形成等因素,复杂度比过去高得多,处理所有这些需求是一个不小的挑战。机器学习和人工智能可能非常适合做这些繁重的工作。这反过来又会影响架构,因为这不仅会改变处理方式,存储也会受影响。

刘好朋说,随著5G的出现,将会出现多种无线通讯技术,可能会改变芯片组架构,特别是射频部分。目前5G空口技术(OTA)有两个最重要的特征:一是大规模天线(MassiveMIMO);另一个是高频通信。而高效而低耗的无线通讯SoC毫无疑问是至关重要的。

ASIC设计服务商智原科技营销协理赖荣兴也表示相同看法,并表示该公司通过提供先进FinFET制程的PCIe Gen 3/4、MIPI D-PHY和OIF-CEI-28Gbps等高速传输接口,可满足人工智能芯片对于5G时代高资料带宽与低延迟时间需求。

Cadence也发表与联电合作的28HPC+全类比混合信号设计参考流程。Cadence资深产品技术经理尤嘉正表示,该流程搭配联电优化的PDK(工艺设计套件)能够大幅优化产品和加速生产时程,可让过去可能耗时数月的设计流程,透过自动化缩短到一两周.针对数码电子设计上,Cadence也透过联电认证从55纳米到22纳米都依序铺建全数码设计平台,对于AIoT应用在意的低功耗嵌入式设计,提供更快、更小、更省电的解决方案,能大幅提高使用者在联电工艺上的设计体验。