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聯電以工藝平臺推進聯網智慧化 邊緣計算商機無限

聯華電子總經理簡山傑

由聯華電子主辦的2019年的「聯華電子技術論壇」19日於上海召開,這家全球晶圓代工大廠聯合IHS、Cadence、智原科技(Faraday)以及新思科技(Synopsys)等專家們分享了對半導體產業最新發展與觀點——圍繞「邊緣計算,邁向聯網全面智慧化」主題,邊緣計算(Edge Computing)、智慧物聯網(AIoT)及5G等最新技術和產業應用成為會上各界聚焦的重點。

聯電總經理簡山傑在開場致辭中提到,半導體已經無所不在,「未來資料處理將會慢慢地往邊緣計算發展」,相信人工智慧(AI)、5G等新趨勢,將成為半導體產業的新藍海。同時,聯電旗下廈門聯芯總經理談文毅亦表示中國大陸市場將是海上明珠,並指出「不論是在AIoT,還是AI乃至全球5G方面,大陸有著廣大的市場空間和非常好的機會環境。」

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各行各業擁抱邊緣計算,就像當年擁抱互聯網、移動互聯網時一樣。

邊緣計算成智慧時代「底層蛋糕」 聯電推22/14nm製程搶食

隨著8K、人工智慧(AI)、物聯網(IoT)、自動駕駛、智慧城市等各領域的飛速發展,傳統的資料中心模式已經無法滿足這些領域對及時性、連續性、安全性、隱私性、智慧方面更高要求。所以網路、計算、存儲、應用等原有拓撲結構,都將被重構,並推動著資料存儲與計算的重心遠離中央資料中心而走向終端也就是——邊緣計算。

龐大的應用場景和高速的發展態勢,讓邊緣計算的市場容量不斷增大。據IDC預測,2020年將有超過500億的終端與設備聯網,而有50%的物聯網網路將面臨網路頻寬限制,40%的資料需要在網路邊緣分析、處理與儲存。

「AIoT時代,不僅有AI+IoT,還需要邊緣計算。各行各業擁抱邊緣計算,就像當年擁抱互聯網、移動互聯網時一樣。」聯電先進技術開發元件處處長陳再富表示,邊緣計算的需求日益增強,以低功耗數位/射頻製程為核心的技術或成下一個新戰場。

由於終端設備的電池容量有限或者對於散熱容忍度較低,因此在低功耗設計中,平均電流消耗往往決定電池壽命。以基於聯電28HPCu+邏輯產品為例,相比與28HPC製程,從數位電視、機上盒到固態硬碟等產品應用,其靜態電流的性能測試(IDDQ)可以實現16%~60%的減少。

聯電矽智財研發暨設計支持處處長陳元輝補充道,除了功耗的降低,從設計方面來看,在AIoT與邊緣計算領域還需要緊抓綜合性、嵌入式和優化三點。以最優解為角度出發,聯電希望為業者提供同等的性能可以擁有更小的能耗,而當擁有相同功耗時具有更好性能的產品,並不斷提升相應的技術能力。

為此,聯電預計將於2019年8月推出22nm ULP/ULL工藝,相比於55nm ULP(0.9~1.2V)與40nm ULP(0.9~1.1V)工藝,22nm ULP的工作電壓將降至0.8~0.9V。另外也將在2020年初推出14nm FinFET Compact(FFC)製程,目前用於5G天線調諧器的14FFC產品已經處於試運行生產。事實上,22nm製程優秀的成本效益比也是物聯網、混合信號、RF和毫米波的理想選擇。


一方面,對於大多數半導體廠商而言,22nm提供了升級途徑;另一方面,22nm為那些希望性能超過28nm,但又不需要為16nm/14nm以及更先進節點而付出昂貴費用的客戶提供了一個選擇。

陳元輝表示,聯電22nm技術節點具有性能和功率優化,與28nm相比約10%的面積微縮,超低功耗和RF/毫米波優勢。聯電的22nm平台將成為一種經濟高效的解決方案,可為平面HK/MG技術提供廣泛的應用,包括移動通信(5G和其他無線)、物聯網和汽車產業。

看好汽車半導體市場 中國大陸引領CAV之路

大陸乘用車市場在經歷了過去20年間的高速成長後,2018年儼然已不容樂觀,年增下滑4.1%,但自動駕駛與互聯汽車(CAV)及新能源汽車(NEV)正在見證一個快速變化的時期。針對新的產業形勢,汽車產業參與者的戰略都在進行調整,聯網化、自動化、共用化和電氣化(CASE)成為了業界的核心。

IHS Markit自動駕駛技術與顧問部門總監Dr Tawhid Khan認為,自動化、共用化和電氣化不是獨立的,將會組成未來汽車的三個維度,而聯網化會是這一趨勢的促進和基礎。對於聯網化,IHS Markit預測到2020年左右,全球搭載互聯功能的汽車產量會超過5,000萬輛。對於電氣化,IHS Markit預測到2020年後,大陸電動汽車的產量將超過200萬輛。

全球來看,更多主機廠、移動出行服務商以及零組件供應商在自動駕駛上的合作,而自動駕駛技術也使得汽車產業供應鏈關係更加扁平化,為新加入者提供的機會。

Dr Tawhid Khan表示,「這是由自動駕駛技術的複雜性和多樣性決定的。」目前,汽車和科技產業正在縮小自動駕駛和人工智慧等領域的差距,自動駕駛汽車測試和部署的相關法規也將很快出臺,中國大陸在未來巨大的自動駕駛汽車銷量也將為全球該產業提供有效參照。

他進一步強調,「中國大陸將會是全球首個引入全自動駕駛的國家」,並將成為2025年最大的聯網汽車市場,市佔達到30%。然而也存在著相應挑戰,Dr Tawhid Khan認為2019年之際,似乎全球汽車產業面臨著諸多不利因素,特別是不斷變化的關稅/貿易條件、歐洲WLTP排放標準實施以及柴油門事件的擔憂,將使得全球汽車市場的需求預計將略低於2018年。

他也樂觀表示,聯網設備的使用以及輔助駕駛系統(ADAS)、車載資訊娛樂系統等高等電子產品的發展都需要使用到更多的半導體,將推動汽車半導體前景在2020年恢復成長。

AI+5G交匯 新思、智原探索新機會

如今人工智慧和無線通訊技術更出現新的交匯契機, 從5G的角度來看,全球移動通信系統協會(GSMA)在2017年發布了《5G開啟無線連接與智慧自動化的時代》,為全球的通訊產業描繪了一個非常美好的前景:到2025年,5G的連接數量將會超過11億,約佔全球移動連接數的12%,涵蓋超過全球1/3的人口數量。5G也會為運營商帶來超過2.5%的年均複合成長率(GAGR),2025年,收入將達到1.3數字萬億美元的體量。

這份報告中,750位運營商的CEO及設備商調研顯示,認為5G將主要支持什麼業務?約83%的人都選擇了「AI驅動」。相比4G網路,5G主要是在用戶的輸送量、端到端時延與連接密度方面有非常大的增強。正是因為這種增強,5G網路能承載許多4G網路現在無法承載的AI智慧業務。

新思科技技術解決方案經理劉好朋表示,從處理的角度來看,由於諸如頻譜聚合、波束形成等因素,複雜度比過去高得多,處理所有這些需求是一個不小的挑戰。機器學習和人工智慧可能非常適合做這些繁重的工作。這反過來又會影響架構,因為這不僅會改變處理方式,存儲也會受影響。

劉好朋說,隨著5G的出現,將會出現多種無線通訊技術,可能會改變晶片組架構,特別是射頻部分。目前5G空口技術(OTA)有兩個最重要的特徵:一是大規模天線(MassiveMIMO);另一個是高頻通信。而高效而低耗的無線通訊SoC毫無疑問是至關重要的。

ASIC設計服務商智原科技行銷協理賴榮興也表示相同看法,並表示該公司通過提供先進FinFET製程的PCIe Gen 3/4、MIPI D-PHY和OIF-CEI-28Gbps等高速傳輸介面,可滿足人工智慧晶片對於5G時代高資料頻寬與低延遲時間需求。

Cadence也發表與聯電合作的28HPC+全類比混合信號設計參考流程。Cadence資深產品技術經理尤嘉正表示,該流程搭配聯電優化的PDK(工藝設計套件)能夠大幅優化產品和加速生產時程,可讓過去可能耗時數月的設計流程,透過自動化縮短到一兩週.針對數位電子設計上,Cadence也透過聯電認證從55奈米到22奈米都依序鋪建全數位設計平台,對於AIoT應用在意的低功耗嵌入式設計,提供更快、更小、更省電的解決方案,能大幅提高使用者在聯電工藝上的設計體驗。