2022年半導(dǎo)體技術(shù)將我們的生活帶向何方

年，半導(dǎo)體技術(shù)將我們的生活帶向何方？12年后，芯片將可以植入人體，比如手機(jī)將以芯片的形式植入到人耳后面，通過感應(yīng)和視覺神經(jīng)直接讓人們打電話和看圖像，人們不再需要一個(gè)手持的手機(jī)；能源采集技術(shù)可以使芯片直接采納人體的發(fā)熱或其它能源轉(zhuǎn)化為電源|穩(wěn)壓器，而不再需要電池供電；植入人體內(nèi)的芯片可以預(yù)警各種疾病，能用最新的科技來治療一些頑疾，并且人們可以通過體內(nèi)的芯片猜測(cè)生命的最終一個(gè)月；當(dāng)然，我們還可以用最新半導(dǎo)體技術(shù)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人做我們?nèi)祟惒幌胱龌虿荒茏龅氖虑?，以讓我們有更高的生活質(zhì)量。

“以上的這一切都有可能在2022年發(fā)生?！钡轮輧x器|儀表首席科學(xué)家GeneFrantz(方進(jìn))對(duì)《國(guó)際電子商情》記者說道。方進(jìn)是業(yè)界公認(rèn)的DSP技術(shù)卓越領(lǐng)導(dǎo)者，他對(duì)基于DSP和半導(dǎo)體技術(shù)的大膽暢想多次變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

2022年并不遙遠(yuǎn)。方進(jìn)解釋，回想當(dāng)時(shí)1996時(shí)我們對(duì)今日的很多猜測(cè)都變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。此外，他開玩笑說：“在美國(guó)人們說最好的視力是‘2.0’，那么，讓我們用兩只最好的視力(2022)來猜測(cè)將來吧！基于科學(xué)的分析，可以引導(dǎo)業(yè)界朝正確的方向前進(jìn)?！彼赋?，現(xiàn)在很多人對(duì)于科技將把我們引向何方毫無頭緒，“假如這樣，我們只是忙于推動(dòng)科技進(jìn)展，卻全然不知道方向是否正確?！彼f道。

方進(jìn)從以下四個(gè)方面猜測(cè)了市場(chǎng)如何向2022年演進(jìn)，科技將如何影響我們的生活。

第一是綠色能源。它包括三個(gè)方面：一是用現(xiàn)在的技術(shù)開發(fā)非傳統(tǒng)能源，包括太陽(yáng)能、水能、風(fēng)能和熱能等；二是將晶體管的功耗降至更低；三是能源采集技術(shù)更加成熟，比如可以用人體的發(fā)熱或空調(diào)的散熱來供電?！斑@些技術(shù)正在討論中。比如美國(guó)麻省理工學(xué)院正在討論采納0.3V的電壓驅(qū)動(dòng)IC，這將使得芯片的功耗降到特別低的水平?！彼硎尽４送?，基于DSP和傳感技術(shù)的能源采集技術(shù)也正在研發(fā)中。

其次是機(jī)器人技術(shù)。2022年，我們需要用機(jī)器人來為我們做許多事情，主要是我們不想做，或不能做的事情。但是，方進(jìn)不認(rèn)為機(jī)器人會(huì)超過人的智力，他分析道：“我們主要是利用機(jī)器人來為我們做事，它們不會(huì)對(duì)我們?cè)斐赏?。那是科幻片中的情景，不?huì)成為現(xiàn)實(shí)?！?/p>

第三個(gè)是科技將融入我們的生活。他解釋，目前電子產(chǎn)品只能使我們享受到視覺與聽覺，2022年，電子產(chǎn)品將使我們享受到味覺，嗅覺甚至感觀。我們將會(huì)生活在一個(gè)完全不一樣的環(huán)境中。此外，針對(duì)中國(guó)此次特大的地震，方進(jìn)深有感受，由于就在地震前的四月中旬，他剛?cè)ミ^汶川及周邊地區(qū)旅游，“現(xiàn)在一切都沒有了”他特別傷感地說?！癉SP能在將來的地震等災(zāi)難中關(guān)心人類減小損失?！彼f道。他舉例說，比如將DSP與傳感器置于建筑物的梁柱處，通過測(cè)算扭矩、壓力和其它參數(shù)來感知建筑物的平安性，這對(duì)于災(zāi)后房物的平安監(jiān)控可以起到不小的作用。此外，對(duì)于地震預(yù)報(bào)，這個(gè)全世界都在挑戰(zhàn)的難題，DSP、傳感器等半導(dǎo)體技術(shù)也會(huì)發(fā)揮重要的作用。科學(xué)家正在討論些技術(shù)，2022年肯定會(huì)有一些結(jié)果出來。

第四則是醫(yī)療照護(hù)領(lǐng)域。像文章開頭提到的那樣，芯片將植入我們的身體，為我們監(jiān)測(cè)疾病、預(yù)防疾病，并可猜測(cè)人生命的最終時(shí)刻。這方面的研發(fā)已開頭進(jìn)行。比如美國(guó)南加洲高校正在討論的人工視覺，將芯片植入人體，讓盲人重見光明；而美國(guó)伊利羅斯高校正在討論一種“capturevoicebeforeyouspeak”的技術(shù)，讓聾啞人能說話或者進(jìn)行打電話等工作。至于對(duì)生命最終時(shí)刻的猜測(cè)，可以通過植入體內(nèi)的芯片，通過對(duì)體內(nèi)各種參數(shù)的變化趨勢(shì)來做推斷。“美國(guó)Rice高校正在進(jìn)行一項(xiàng)討論，可以將視像傳送的帶寬降至極低。詳細(xì)來說，他們正在討論一種‘1Pix’的攝像機(jī)，即只用一個(gè)象素，可以形成如今幾百萬(wàn)象素才能完成的圖像。這種技術(shù)假如勝利，對(duì)于多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域都會(huì)帶來革命性的創(chuàng)新。比如植于人體內(nèi)的1pix攝像機(jī)，僅需占用極少的資源?！狈竭M(jìn)透露。

“DSP等半導(dǎo)體技術(shù)是推動(dòng)以上這些新興應(yīng)用的動(dòng)力?！彼f，但是他也指出，半導(dǎo)體技術(shù)如何進(jìn)展是目前業(yè)界需要認(rèn)清的一個(gè)事實(shí)?！半m然摩爾定律到目前仍有效，但是有一樣?xùn)|西已不能跟上摩爾定律的進(jìn)展。”他指出，“這就是時(shí)鐘頻率。從過去幾年來看，時(shí)鐘頻率已到了一個(gè)極點(diǎn)。時(shí)鐘頻率的提升，已受到石英晶振的制約，除非將來有新的替代材料。因此，多核肯定是趨勢(shì)。將來的系統(tǒng)將由眾多異構(gòu)處理單元組成，每個(gè)單元都是一個(gè)單時(shí)鐘域處理器。處理元件的布局風(fēng)格將類似于目前的FPGA。”

但是他接著強(qiáng)調(diào)，“功耗將連續(xù)根據(jù)摩爾定律下降。”業(yè)界許多人都知道有一個(gè)“方進(jìn)定律”，即半導(dǎo)體的功耗每18個(gè)月降低一半。當(dāng)時(shí)進(jìn)入90nm時(shí)，曾有人對(duì)此定律產(chǎn)生懷疑，“這是由于90nm時(shí)消失了待機(jī)功耗與工作功耗一樣的問題。但是，半導(dǎo)體技術(shù)進(jìn)入65nm后，業(yè)界解決了這一難題，功耗又重回下降曲線，連續(xù)按摩爾定律前進(jìn)?！彼硎尽４送?，業(yè)界正在討論能量采集與能量存儲(chǔ)技術(shù)來取代電池供電。比如從空調(diào)的排出熱氣采集能量，或者從人體的發(fā)熱來采集能量，協(xié)作芯片功耗的降低(比如以上供應(yīng)到了0.3V電壓的IC)，最終將開發(fā)出可不間斷工作的器件。

方進(jìn)還大膽地猜測(cè)，將來可能消失集成幾百個(gè)甚至幾千個(gè)處理器內(nèi)核的IC，“這不是沒有可能?；叵?958年集成電路誕生時(shí)才幾個(gè)晶體管，而現(xiàn)在早已集成上億個(gè)晶體管?！彼治龅馈Ｋ€特別看好SiP(芯片級(jí)封裝)技術(shù)。“將來使用尖端的SiP技術(shù)進(jìn)行集成將與SoC一樣普遍，SiP技術(shù)能夠節(jié)約主板空間、減小組件數(shù)目，允許不同技術(shù)的集成，大