半个多世纪前,当人们还在使用老旧笨重、需要接线员逐个接通的手摇电话时,是否会想到小巧玲珑、可装入口袋随身而行的智能手机在今天已是稀松平常事?当人们还只能在硕大的点唱机前操作一番才能听到所衷爱的音乐时,是否会想到今天外形时尚的迷你MP3已经让音乐无处不在?当有人预言“全世界只需要五台电脑”“计算机不需要超过640kB的内存”时,是否能想象今天市场上那琳琅满目、功能越来越丰富且携带越来越方便的多媒体处理设备?
短短半个多世纪以来,人们见证了许多的传奇,越来越多的电子产品也被装进了口袋。试想,其驱动力到底来自何方?我认为SoC(System-on-Chip)是其中一个很重要的方面,而SoC的背后则正是不断伴随着创新而成长起来的半导体技术。
创新有两个发展方向:一是从实验室研发起步,然后被推向市场;二是发端于市场,再回过头来拉动科技的进步。但创新到底是怎么来的?是与生俱来的,还是后天培训,抑或是老师教出来的?我认为创新无外乎源于三种可能:抄(borrow)、偷(steal)、自主创新(innovate)。
什么促使了口袋技术的发展
在嵌入式处理领域,如何让SoC带来更多成功创新?摩尔定律、性能、低功耗与可编程性、全面的系统集成、开发环境等综合因素在全面发挥着力量。3P组合,即性能(Performance)、价格(Price)、功耗(Powerdissipation)三者将相互作用,带来电子产品的全新市场机遇。
近36年来,摩尔定律的魔力使得新技术每2~3年便得到一次飞跃,性能不断提高,尺寸不断缩小,而相对应的价格在不断地降低。随着更多多核DSP的出现,以及高灵活性协处理器的发展,并行技术的发展实现了SoC技术的进步。反过来,SoC技术也促进了DSP性能的大幅提高。
降低功耗、提高便携性,是科技口袋化的关键所在。我认为半导体的功耗每18个月就会降低一半。但当IC工艺进入90nm时,出现了待机功耗与工作功耗持平的问题,随后曾有人对此产生怀疑。而当半导体技术进入65nm后,业界已经解决了这一难题,功耗又重新回到下降曲线,按摩尔定律所预言的那样继续前进。时至今日,大家已经开始考虑是不是可以从消耗的功耗里回收一些能量回来,比如光能等,这也就是“evergyscavenging”的概念。
除此之外,总体系统集成能力和开发环境也在决定着口袋科技的发展进程。如今系统级软件、软件与开发工具以及SoC技术可在单芯片上高度集成。开放的可升级平台,平衡、灵活且高度集成的架构,可扩展、有差异化产品竞争力的系统等,这些都将加速口袋科技产品的诞生。
口袋技术的下一个未来
嵌入式处理技术和SoC实现了许许多多“大房间设备”到袖珍产品的演进,但这并不意味着科技创新的终结,那SoC的下一个使命是什么?我认为可以分别从娱乐、医疗、远程监控、能量采集等领域加以展望。
在娱乐方面,例如在TI的OMAP平台上,DLP投影仪可以内嵌于手机里面,只要手机能支持video功能,你就可以在等飞机时,用手机把视频投放在墙上看,从此等待的时间不再寂寞无聊,如此令人激动的用户体验,就发生在我们身边。将来,更会有许许多多令人想不到的产品出现。
在医疗方面,以前医院中才有的庞大设备现在可以随身携带,将来则会更为神奇,因为随着技术的发展,这些口袋科技产品将变得更为袖珍,以至于可以植入人体,例如视网膜植入、脑深部电刺激、耳蜗植入、胃起搏器、神经剌激器等应用,科技改善健康的梦想将变得越来越真切。
在远程监控方面,可实现无电池或无线化,使产品变得更加绿色环保。小小芯片将能进行自动能量采集,比如从体温、运动、太阳能中收集能量并转化为自身所需的电能。结合低功耗无线射频技术,这些应用在病人远程监护、无线传感网络、结构监控等领域将发挥重要作用。
市场推进了技术的发展,而TI的科学家们并没有满足于现状,正在努力研究推进市场发展的技术。“天才是1%的灵感加99%的努力。”谨以爱迪生的这句名言与所有创新路上的开拓者们共勉。