下一個big thing 張忠謀:物聯網

http://www.chinatimes.com/newspapers/20140328001743-260110

半導體下一個發展亮點是什麼?台積電(2330)董事長張忠謀直言,是物聯網!張忠謀說,「物聯網(internet of things)」是個很大的構想,還沒有公司可以真正的管理整個生態系統,但半導體技術在物聯網中屬基本的需求,對半導體業界來說,物聯網將會是下一個重要的市場。

張忠謀昨在台灣半導體協會(TSIA)中就「下一個發展」議題發表專題演說,他笑稱,中文翻作「發展」有點太過文謅謅。他指出近23年半導體每年發展僅成長約35%,但仍有幾個公司成長遠超過這水準,例如高通、聯發科和台積電,這幾年都因智慧型手機、平板電腦需求帶動以雙位數成長,甚至接近20%。

談到下一個「big thing」,張忠謀認為「物聯網(internet of things)」是個很大的構想,不只是地面上可用、身上可以穿戴、可以測量溫度和血壓,這些都可以與物聯網連結,不過,最賺錢的不會是半導體公司,而是物聯網公司。

這些物聯網公司需要很多合作、很多供應商,也需要製程與儲存的供應,因為半導體處在這生態系的基層,不會賺大錢,也不會成為新事件的「紅人」,但不管是誰成功,他們都會需要半導體支持。他認為,能供應物聯網的半導體廠應可以維持快速成長,甚至成長幅度將超過整個半導體業,無法供應的半導體商則將緩步成長、甚至倒退。

張忠謀說,摩爾定律(Moorre’s Law)分析,半導體經過數十年的發展,就差不多「要死了」,就算還可以苟延殘喘個56年,難道接下來就沒有事情做了嗎?

為半導體產業把脈,張忠謀提出3個發展方向,首先摩爾定律下包括射頻(RF)、輸入輸出控制(IO)等不需要高階製程的產品可以放在同一封裝上,另外發展高階技術的產品,能將相同製程的不同產品一起封裝的先進封裝技術,讓一顆晶片能整合更多功能,更可以節省空間。

第二,物聯網有機會用到不同的感測器,去執行測量溫度、偵測環境、感應人體血壓等功能,半導體公司也要必須跟上腳步,掌握這些技術。

最後,他認為未來的產品須要更佳的低功耗功能,甚至功耗要求比智慧手機低10倍,最好一周只充一次電,這技術也將是半導體公司須要突破的。

 

物聯網摩爾定律 from WIKI

http://wiki.mbalib.com/zh-tw/%E7%89%A9%E8%81%94%E7%BD%91

物聯網簡介

物聯網(The Internet of Things)的概念是在1999年提出的,它的定義很簡單:把所有物品通過射頻識別等信息感測設備與互聯網連接起來,實現智能化識別和管理。物聯網通過智能感知、識別技術與普適計算、泛在網路的融合應用,被稱為繼電腦、互聯網之後世界信息產業發展的第三次浪潮。物聯網被視為互聯網的應用拓展,應用創新是物聯網發展的核心,以用戶體驗為核心的創新2.0是物聯網發展的靈魂。

  國際電信聯盟2005年一份報告曾描繪物聯網時代的圖景:當司機出現操作失誤時汽車會自動報警;公文包會提醒主人忘帶了什麼東西;衣服會告訴洗衣機對顏色和水溫的要求等等。物聯網把新一代IT技術充分運用在各行各業之中,具體地說,就是把感應器嵌入和裝備到電網、鐵路、橋梁、隧道、公路、建築、供水系統、大壩、油氣管道等各種物體中,然後將物聯網與現有的互聯網整合起來,實現人類社會與物理系統的整合,在這個整合的網路當中,存在能力超級強大的中心電腦群,能夠對整合網路內的人員、機器、設備和基礎設施實施實時的管理和控制,在此基礎上,人類可以以更加精細和動態的方式管理生產和生活,達到智慧狀態,提高資源利用率和生產力水平,改善人與自然間的關係。

  毫無疑問,如果物聯網時代來臨,人們的日常生活將發生翻天覆地的變化。然而,不談什麼隱私權和輻射問題,單把所有物品都植入識別晶元這一點現在看來還不太現實。人們正走向物聯網時代,但這個過程可能需要很長很長的時間。

中國式物聯網定義

  物聯網(Internet of Things)這個詞,國內外普遍公認的是MIT Auto-ID中心Ashton教授1999年在研究RFID時最早提出來的。在2005國際電信聯盟ITU)發佈的同名報告中,物聯網的定義和範圍已經發生了變化,覆蓋範圍有了較大的拓展,不再只是指基於RFID技術的物聯網。

  自20098月溫家寶總理提出感知中國以來,物聯網被正式列為國家五大新興戰略性產業之一,寫入政府工作報告,物聯網在中國受到了全社會極大的關註,其受關註程度是在美國、歐盟、以及其他各國不可比擬的。

  物聯網的概念與其說是一個外來概念,不如說它已經是一個中國製造的概念,他的覆蓋範圍與時俱進,已經超越了1999Ashton教授和2005ITU報告所指的範圍,物聯網已被貼上中國式標簽。

  中國式物聯網定義:

  物聯網(Internet of Things)指的是將無處不在(Ubiquitous)的末端設備(Devices)和設施(Facilities),包括具備內在智能的感測器、移動終端、工業系統、樓控系統、家庭智能設施、視頻監控系統等、和外在使能”(Enabled)的,如貼上RFID的各種資產Assets)、攜帶無線終端的個人與車輛等智能化物件或動物智能塵埃Mote),通過各種無線和/或有線的長距離和/或短距離通訊網路實現互聯互通(M2M)、應用大集成(Grand Integration)、以及基於雲計算(牛計算)的SaaS營運等模式,在內網(Intranet)、專網(Extranet)、和/或互聯網(Internet)環境下,採用適當的信息安全保障機制,提供安全可控乃至個性化的實時線上監測、定位追溯、報警聯動、調度指揮、預案管理、遠程式控制制、安全防範、遠程維保、線上升級、統計報表、決策支持、領導桌面(集中展示的Cockpit Dashboard)等管理和服務功能,實現對萬物高效、節能、安全、環保管、控、營一體化。

物聯網的原理

  物聯網是在電腦互聯網的基礎上,利用RFID、無線數據通信等技術,構造一個覆蓋世界上萬事萬物的“Internet of Things”。在這個網路中,物品(商品)能夠彼此進行交流,而無需人的干預。其實質是利用射頻自動識別(RFID)技術,通過電腦互聯網實現物品(商品)的自動識別和信息的互聯與共用。

  而RFID,正是能夠讓物品開口說話的一種技術。在物聯網的構想中,RFID標簽中存儲著規範而具有互用性的信息,通過無線數據通信網路把它們自動採集到中央信息系統,實現物品(商品)的識別,進而通過開放性的電腦網路實現信息交換和共用,實現對物品的透明管理。

  物聯網概念的問世,打破了之前的傳統思維。過去的思路一直是將物理基礎設施和IT基礎設施分開:一方面是機場、公路、建築物,而另一方面是數據中心,個人電腦、寬頻等。而在物聯網時代,鋼筋混凝土、電纜將與晶元、寬頻整合為統一的基礎設施,在此意義上,基礎設施更像是一塊新的地球工地,世界的運轉就在它上面進行,其中包括經濟管理、生產運行、社會管理乃至個人生活。

物聯網的特征

  一是全面感知,即利用RFID,感測器,二維碼等隨時隨地獲取物體的信息;

  二是可靠傳遞,通過各種電信網路與互聯網的融合,將物體的信息實時準確地傳遞出去;

  三是智能處理,利用雲計算,模糊識別等各種智能計算技術,對海量的數據和信息進行分析和處理,對物體實施智能化的控制。

物聯網起源及背景

  簡而言之,物聯網是通過在物品上嵌入電子標簽、條形碼等能夠存儲物體信息的標識,通過無線網路的方式將其即時信息發送到後臺信息處理系統,而各大信息系統可互聯形成一個龐大的網路。從而可達到對物品進行實施跟蹤、監控等智能化管理的目的。通俗來講,物聯網可實現人與物之間的信息溝通

  實際上,物聯網概念起源於比爾蓋茨1995年《未來之路》一書,在《未來之路》中,比爾蓋茨已經提及物聯網概念,只是當時受限於無線網路、硬體及感測設備的發展,並未引起重視。隨著技術不斷進步,國際電信聯盟2005年正式提出物聯網概念,而今年奧巴馬就職演講後對IBM提出的智慧地球積極響應後,物聯網再次引起廣泛關註。而我國官方近期對感測網(物聯網的另一稱謂)的多次提議表示我國物聯網的發展也正是提上議事日程,同時也表明我國物聯網的發展將加快。目前,我國感測網標準體系已形成初步框架,向國際標準化組織提交的多項標準提案被採納。

  從推動經濟發展角度來講,作為電腦、互聯網移動通信後的又一次信息化產業浪潮,從長遠來看,物聯網有望成為後金融危機時代經濟增長的引擎。90年代柯林頓政府的信息高速公路發展戰略使美國經濟走上了長達10年左右的繁榮。出於信息技術對經濟的拉動作用,奧巴馬政府的智慧地球構想旨在找出美國經濟新的增長點,在此背景下,物聯網概念應運而生。

 

摩爾定律

摩爾定律(Moore's Law)

摩爾定律概述

  摩爾定律是指IC上可容納的晶體管數目,約每隔18個月便會增加一倍,性能也將提升一倍。摩爾定律是由英特爾(Intel)名譽董事長戈登·摩爾Gordon Moore)經過長期觀察發現得之。

  電腦第一定律——摩爾定律Moore定律1965年,戈登·摩爾Gordon Moore)準備一個關於電腦存儲器發展趨勢的報告。他整理了一份觀察資料。在他開始繪製數據時,發現了一個驚人的趨勢。每個新晶元大體上包含其前任兩倍的容量,每個晶元的產生都是在前一個晶元產生後的18-24個月內。如果這個趨勢繼續的話,計算能力相對於時間周期將呈指數式的上升。Moore的觀察資料,就是現在所謂的Moore定律,所闡述的趨勢一直延續至今,且仍不同尋常地準確。人們還發現這不光適用於對存儲器晶元的描述,也精確地說明瞭處理機能力和磁碟驅動器存儲容量的發展。該定律成為許多工業對於性能預測的基礎。在26年的時間里,晶元上的晶體管數量增加了3200多倍,從1971年推出的第一款40042300個增加到奔騰II處理器的750萬個。  

  由於高純硅的獨特性,集成度越高,晶體管的價格越便宜,這樣也就引出了摩爾定律的經濟學效益,在20世紀60年代初,一個晶體管要10美元左右,但隨著晶體管越來越小,直小到一根頭髮絲上可以放1000個晶體管時,每個晶體管的價格只有千分之一美分。據有關統計,按運算10萬次乘法的價格算,IBM704電腦為1美元IBM709降到20美分,而60年代中期IBM耗資50億研製的IBM360系統電腦已變為3.5美分。

  後來人們對它進行歸納,主要有以下三種"版本"

  • 1、集成電路晶元上所集成的電路的數目,每隔18個月就翻一番。
  • 2、微處理器的性能每隔18個月提高一倍,而價格下降一倍。
  • 3、用一個美元所能買到的電腦性能,每隔18個月翻兩番。

  以上幾種說法中,以第一種說法最為普遍,第二、三兩種說法涉及到價格因素,其實質是一樣的。三種說法雖然各有千秋,但在一點上是共同的,即"翻番"的周期都是18個月,至於"翻一番"(或兩番)的是"集成電路晶元上所集成的電路的數目",是整個"電腦的性能",還是"一個美元所能買到的性能"就見仁見智了。

摩爾定律歷程

摩爾定律產生

  "摩爾定律""始作俑者"戈頓·摩爾,大名鼎鼎的晶元製造廠商Intel公司的創始人之一。20世紀50年代末至用年代初半導體製造工業的高速發展,導致了"摩爾定律"的出台。

  早在1959年,美國著名半導體廠商仙童公司首先推出了平面型晶體管,緊接著於1961年又推出了平面型集成電路。這種平面型製造工藝是在研磨得很平的矽片上,採用一種所謂"光刻"技術來形成半導體電路的元器件,如二極體、三極體、電阻和電容等。只要"光刻"的精度不斷提高,元器件的密度也會相應提高,從而具有極大的發展潛力。因此平面工藝被認為是"整個半導體工業鍵",也是摩爾定律問世的技術基礎。

  1965419日,時任仙童半導體公司研究開發實驗室主任的摩爾應邀為《電子學》雜誌35周年專刊寫了一篇觀察評論報告,題目是:"讓集成電路填滿更多的元件"。摩爾應這家雜誌的要求對未來十年間半導體元件工業的發展趨勢作出預言。據他推算,到1975年,在面積僅為四分之一平方英寸的單塊硅晶元上,將有可能密集65000個元件。他是根據器件的複雜性(電路密度提高而價格降低)和時間之間的線性關係作出這一推斷的,他的原話是這樣說的:"最低元件價格下的理雜性每年大約增加一倍。可以確信,短期內這一增長率會繼續保持。即便不是有所加快的話。而在更長時期內的增長率應是略有波動,儘管役有充分的理由來證明,這一增長率至少在未來十年內幾乎維持為一個常數。"這就是後來被人稱為"摩爾定律"的最初原型。

摩爾定律修改

  1975年;摩爾在國際電信聯盟IEEE的學術年會上提交了一篇論文,根據當時的實際情況,對"密度每年回一番"的增長率進行了重新審定和修正。按照摩爾本人19979月接受(科學的美國人)一名編輯採訪時的說法,他當年是把"每年翻一番"改為"每兩年國一番",並聲明他從來沒有說過"18個月翻一番"

  然而,據網上有的媒體透露,就在摩爾本人的論文發表後不久,有人將其預言修改成"半導體集成電路的密度或容量每18個月翻一番,或每三年增長4",有人甚至列出瞭如下的數學公式:(每晶元的電路增長倍數)=2(年份-1975/1.5。這一說法後來成為許多人的"共識",流傳至今。摩爾本人的聲音,無論是最初的"每一年翻一番"還是後來修正的"每兩年翻一番"反而被淹沒了,如今已鮮有人知。

  歷史竟和人們開了個不大不小的玩笑:原來目前廣為流傳的"摩爾定律"並非摩爾本人的說法!

摩爾定律的驗證

  摩爾定律到底準不准?讓我們先來看幾個具體的數據。1975年,在一種新出現的電荷前荷器件存儲器晶元中,的的確確含有將近65000個元件,與十年前摩爾的預言的確驚人地一致!另據Intel公司公佈的統計結果,單個晶元上的晶體管數目,從19714004處理器上的2300個,增長到1997 Pentium II處理器上的7.5百萬個,26年內增加了3200倍。我們不妨對此進行一個簡單的驗證:如果按摩爾本人"每兩年翻一番"預測26年中應包括13個翻番周期,每經過一個周期,晶元上集成的元件數應提高2n倍(0≤n≤12),因此到第13個周期即26年後元件數應提高了2124096倍,作為一種發展趨勢的預測,這與實際的增長倍數3200倍可以算是相當接近了。如果以其他人所說的18個月為翻番周期,則二者相去甚遠。可見從長遠來看,還是摩爾本人的說法更加接近實際。

  也有人從個人電腦(即PC)的三大要素--微處理器晶元、半導體存儲器和系統軟體來考察摩爾定律的正確性。微處理器方面,從1979年的8086 8088,到1982年的802861985年的803861989年的804861993年的Pentium1996年的 PentiumPro1997年的PentiumII,功能越來越強,價格越來越低,每一次更新換代都是摩爾定律的直接結果。與此同時PC機的記憶體儲器容量由最早的480k擴大到8M16M,與摩爾定律更為吻合。系統軟體方面,早期的電腦由於存儲容量的限制,系統軟體的規模和功能受到很大限制,隨著記憶體容量按照摩爾定律的速度呈指數增長,系統軟體不再局限於狹小的空間,其所包含的程式代碼的行數也劇增:Basic的源代碼在1975年只有4,000 行,20年後發展到大約50萬行。微軟的文字處理軟體Word1982年的第一版含有27,000行代碼,20年後增加到大約200萬行。有人將其發展速度繪製一條曲線後發現,軟體的規模和複雜性的增長速度甚至超過了摩爾定律。系統軟體的發展反過來又提高了對處理器和存儲晶元的需求,從而刺激了集成電路的更快發展。

  這裡需要特別指出的是,摩爾定律並非數學、物理定律,而是對發展趨勢的一種分析預測,因此,無論是它的文字表述還是定量計算,都應當容許一定的寬裕度。從這個意義上看,摩爾的預言實在是相當準確而又難能可貴的了,所以才會得到業界人士的公認,並產生巨大的反響。

摩爾定律的變種

  摩爾定律的響亮名聲,令許多人競相仿效它的表達方式,從而派生、繁衍出多種版本的"摩爾定律",其中如:

  摩爾第二定律:摩爾定律提出30年來,集成電路晶元的性能的確得到了大幅度的提高;但另一方面,Intel高層人士開始註意到晶元生產廠的成本也在相應提高。1995年,Intel董事會主席羅伯特·諾伊斯預見到摩爾定律將受到經濟因素的制約。同年,摩爾在《經濟學家》雜誌上撰文寫道:"現在令我感到最為擔心的是成本的增加,這是另一條指數曲線"。他的這一說法被人稱為摩爾第二定律。

  新摩爾定律:近年來,國內IT專業媒體上又出現了"新摩爾定律的提法,則指的是我國Internet聯網主機數和上網用戶人數的遞增速度,大約每半年就翻一番!而且專家們預言,這一趨勢在未來若幹年內仍將保持下去。

摩爾定律的終結

  摩爾定律問世至今已近40年了。人們不無驚奇地看到半導體晶元製造工藝水平以一種令人目眩的速度提高。目前,Intel的微處理器達晶元Pentium 4的主頻已高2G(即12000M),2011年則要推出含有10億個晶體管、每秒可執行1千億條指令的晶元。人們不禁要問:這種令人難以置信的發展速度會無止境地持續下去嗎?不需要複雜的邏輯推理就可以知道:晶元上元件的幾何尺寸總不可能無限制地縮小下去,這就意味著,總有一天,晶元單位面積上可集成的元件數量會達到極限。問題只是這一極限是多少,以及何時達到這一極限。業界已有專家預計,晶元性能的增長速度將在今後幾年趨緩。一般認為,摩爾定律能再適用10年左右。其制約的因素一是技術,二是經濟

  從技術的角度看,隨著矽片上線路密度的增加,其複雜性和差錯率也將呈指數增長,同時也使全面而徹底的晶元測試幾乎成為不可能。一旦晶元上線條的寬度達到納米(10-9米)數量級時,相當於只有幾個分子的大小,這種情況下材料的物理、化學性能將發生質的變化,致使採用現行工藝的半導體器件不能正常工作,摩爾定律也就要走到它的盡頭了。

  從經濟的角度看,正如上述摩爾第二定律所述,目前是20-30美元建一座晶元廠,線條尺寸縮小到0.1微米時將猛增至100美元,比一座核電站投資還大。由於花不起這筆錢,迫使越來越多的公司退出了晶元行業。看來摩爾定律要再維持十年的壽命,也決非易事。

  然而,也有人從不同的角度來看問題。美國一家名叫CyberCash公司的總裁兼CEO·林啟說,"摩爾定律是關於人類創造力的定律,而不是物理學定律"。持類似觀點的人也認為,摩爾定律實際上是關於人類信念的定律,當人們相信某件事情一定能做到時,就會努力去實現它。摩爾當初提出他的觀察報告時,他實際上是給了人們一種信念,使大家相信他預言的發展趨勢一定會持續。

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