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智能化视频引领第三次DSP技术浪潮TI首席科学家解读未来创新应用

发布时间:2023-09-12 07:37:28   来源:江南体育官网

  1965年4月,《电子学杂志》刊登了一位在仙童公司工作的36岁工程师的文章——《往集成电路里塞进

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  1965年4月,《电子学杂志》刊登了一位在仙童公司工作的36岁工程师的文章——《往集成电路里塞进更多元件》,这位名叫戈登.摩尔的工程师以拗口的句子对半导体芯片的未来做了预言---他说,为了求得最低成本,集成电路的复杂性大约每一年就会翻一番。这便是摩尔定律的最初原型,连摩尔也没想到,他的这个小小的发现会引领半导体产业的40年的辉煌发展(未来还将引领)。但是,摩尔定律虽然预言了芯片晶体管数量的发展规律,却没有考虑到由此产生的芯片功耗问题,而另一个人,发现了这样的一个问题并提出了自己的假设,我们叫做“Gene定律”。这个人就是目前TI的首席战略科学家Gene.A.Frantz(方进)。

  15年前,当全球都在为Intel的386,486换代而疯狂时,当性能、成本成为大家瞩目的焦点的时候,“在进行一项新的业务---数字蜂窝手机的时候,我们得知DSP的功耗问题比时钟速度和MIPS更重要。当时我仔细研究了我们的DSP和竞争对手的DSP。”方进在近日的TI开发商大会上接受电子工程专辑采访时解释道,“我特别研究了单位DSP性能下的功耗问题。”

  他表示:“许多DSP专家都同意每秒可完成乘法累加数(MMAC/s)是个简单、公平的测试指标,但我仔细研究了DSP的每MMAC/s的功耗问题,即mW/MMAC,得到了我的Gene定律---即每18个月每MMAC/s的功耗会减半。方进表示,虽然他现在已经记不清当时的具体推导数据,但是DSP的一些发展支持了他的假设,1982年TI推出的TMS32010,它有5MIPS的处理性能,它用2MIPIS完成MMAC/s ,它的mW/MMAC/s. 是360。到1985年,C25系列发布的时候它的mW/MMAC/s是55,到1991年C5x发布时候,它的mW/MMAC/s已经是12,从这个发展来看,正是符合了他的假设。”

  今天看来,这个定律从处理器级而不是晶体管级为我们定量预测了功耗减小的趋势,而且它也可以预测DSP的一项特别指标mW/MMAC,无疑,这个定律出现是有着深远历史意义的。

  1996年,MIT媒体实验室主任尼葛洛庞帝的《数字化生存》风靡全球,他在书中为我们描述了一幅令人瞠目的未来生活图画。而方进,则从另外的角度来描绘了数字化技术。

  他解释道:通信主导了第一次DSP浪潮,它让数据传输速率实现了从KBPS到MBPS的转变,实现了语音的数字化传输,同时,数字蜂窝手机开始涉足多媒体应用领域,这个浪潮已经延续了十几年,并且还在延续。

  第二次DSP浪潮由娱乐主导,标志性应用是便携式的娱乐设备,视频、音频节目的录制、存储、回放对DSP提出了更加高的要求,也给DSP提出了低功耗的目标,这个浪潮也在延续。

  而现在,我们正经历第三次DSP浪潮,预计它对DSP提出的要求是要实现每秒500亿次指令的执行,它对应的应用将是:汽车、高质量的生活、安全和教育。他认为第三次DSP技术浪潮的主要应用点是视频,而且是智能化的视频应用,他以汽车应用来解释。

  方进指出:未来汽车中将会使用10以上的摄象机用于对视频信息的捕捉,初期,DSP完成的功能是能立即处理提供所需的信息,随着DSP技术的发展,进一步,它会对视频信息做处理,并提供辅助的决策信息(Second Opinion),然后,再随着DSP的发展,它会提供首选的决策信息(First Opinion),然后,随技术的发展,它将提供唯一的信息(Only Opinion),这样实际上就是实现了完全的智能化视频。这样以后,汽车驾驶将进去完全的智能时代。他强调在安全领域,也将引入智能化的视频应用。

  作为TI的DSP业务发展经理,方进更多地是要寻找能利用DSP实现的创新应用。因此,在发现创新应用方面,他积累了很多经验。在如何评估新的应用时候,他强调:“很难描述我评估时用到原则,但一个首选的原则是‘每X一(one per)’。”他举例说当我关注助听器应用的时候,我先用“每人一”(one per person)来评估,我们大家都知道这个星球有60亿人,他们很多人都将使用助听器。所以“每人一”的市场要大于“每手持一”或“每车一”,这样,可以对市场的最大容量有个估计。另外,因为每个人有两只耳朵,所以我们大家可以得到的市场将是“每人2”,这是一个相当大的市场。

  对汽车视频市场,我们观察到的是每部汽车以后会用10到20个摄象机,所以这是“每车10”的市场。也是一个巨大市场。一旦我们估计出未来市场的规模,我们就能够开始设置一些限定条款,把(潜在的)市场机会再压实一些。他表示,对新的应用或技术,他更看中市场规模而不是产品的生命周期。

  他认为未来系统厂商应更注重软件方面的创新。他指出工程师随意地在自视为基础技术方面投入大把时间和资金的好日子已经一去不复返了。而TI未来则将主推平台化的产品帮助更多的中小公司完成创新,他以达芬奇平台为例说明,为了真正意义上地让研发人员克服最初的障碍并且加快产品上市进程,仅仅开发实施数字视频的基础芯片和软件已经远远不足。研发人员不仅需要处理器,他们还需要能够直接投入生产的理想代码。换句话说,为满足其应用的特定需求,研发人员还需要已经集成到可配置或轻松编程的数字视频子系统的硬件和软件。

  他指出正像汇编语言向C 语言的过渡使研发人员能够全力开发更高级功能性那样,达芬奇技术使研发人员能够摆脱数字视频的具体技术细节。现在,研发人员不再有必要了解其视频应用中实施具体CODEC 引擎(如:MPEG-2、H.263、WMA9)的细节。利用允许开发人员无需修改上层应用代码即能够正常的使用理想CODEC 的API,可以显著简化视频CODEC 处理的具体低层次细节。他强调只有工程师潜心于开拓使用现存技术的新思路而无需烦劳做那些无用的重复开发,创新才会成为可能。

  也都会遵循这一模式,那么一些专用的定制化方案就可能慢慢也转变成被市场接受的通用方案。协同开发推出解决方案慢慢的变成为测试厂商和产业链上下有合作的主流方向。半导体测试机需配套芯片的测试需求,与IC 设计厂商进行联合开发,基于长期的开发合作,测试机厂商也能够进一步积累大量专利与研发经验,与合作的设计企业形成默契合作并逐步建立生态。因此,早期绑定IC设计厂商进行联合开发的测试机厂商,往往获取订单的概率更大,一旦进入设计企业合作体系,将拥有显著的客户资源壁垒与产业协同壁垒。后摩尔时代,“测试先行”重要性凸显但事实上,对于IC厂商而言,与测试厂商在早起就绑定联合开发测试方案,同样越来越关键。以前可能大多数人会认为,芯片测试是客户把产品设计出来以后

  时代的半导体测试:怎样为产业链“承上启下”? /

  日前,泰瑞达中国区销售副总经理黄飞鸿结合芯片测试市场的发展的新趋势,介绍了泰瑞达最新的UltraFLEXplus系列新产品,该产品可显著加速芯片的测试流程和效率。摩尔定律给芯片测试也带来了挑战众所周知,随着摩尔定律的不断演进,芯片工艺尺寸越来越小,功能也慢慢变得复杂,这种趋势不但给设计和制造带来了挑战,而对于测试来说,同样如此。黄飞鸿表示,复杂度的提高势必会增加测试时间,首先是随着芯片晶体管数量的增加,对芯片进行校准、修复和测试所需的步骤,也有所增加。其次,则是如果测试要覆盖更多的晶体管,满足最低品质衡量准则所需的故障覆盖率也成为了一个巨大挑战。所有这些额外的测试都必须在合理的量产成本之内。尽管这一挑战对于设备制造商而言,并不新鲜,但其实现

  定律怎么样影响芯片测试产业? /

  ,形成有机循环的智能体系。趋势三 硅光芯片光电融合兼具光子和电子优势,突破摩尔定律限制。电子芯片的发展逼近摩尔定律极限,难以满足高性能计算一直增长的数据吞吐需求。硅光芯片异军突起,用光子代替电子进行信息传输,可承载更多详细的信息和传输更远距离,具备高计算密度与低能耗的优势。随着云计算和AI的大爆发,硅光芯片迎来技术快速迭代与产业链快速地发展。达摩院预计未来三年,硅光芯片将承载绝大部分大型数据中心内的高速信息传输。趋势四 绿色能源AI人工智能助力大规模绿色能源消纳,实现多能互补的电力体系。风电、光伏等绿色能源近年来加快速度进行发展,但由于波动性、随机性、反调峰等特征,带来了并网难、消纳率低等问题,甚至会出现了“弃风”、“弃光”等现象。核心

  定律限制 /

  台积电、英特尔与三星在先进制程激战之际,也同步积极布局并卡位先进封装业务,究竟先进封装有什么魔力,能吸引大厂争相跨入?业界以“芯片高级的乐高游戏”来形容先进封装,并预期能借此不断超越摩尔定律限制,推动先进制程。先进封装吸引大厂争相投入,特别是晶圆代工大厂背后最大关键原因是来自客户成本考量、市场需求的推动。国际半导体产业协会(SEMI)全球行销长曹世纶指出,后摩尔定律时代,先进封装能协助芯片在面积不变下, 拥有更高的效率。晶圆代工结合先进封装能提升晶圆设计效率,同时减少客户成本负担,台积电、三星、英特尔,都已发展专属先进封装的专利与代号。业界分析,过去芯片技术的运算提升多半运用制程升级,如今芯片运算效能提升与创新,能结合先进封装

  英特尔的目标是在封装中将密度提升10倍以上,将逻辑微缩提升30%至50%,并布局非硅基半导体在不懈推进摩尔定律的过程中,英特尔公布了在封装、晶体管和量子物理学方面的关键技术突破,这些突破对推进和加速计算进入下一个十年至关重要。在2021 IEEE国际电子器件会议(IEDM)上,英特尔概述了其未来技术发展趋势,即通过混合键合(hybrid bonding)将在封装中的互连密度提升10倍以上,晶体管微缩面积提升30%至50%,在全新的功率器件和内存技术上取得重大突破,基于物理学新概念所衍生的新技术,在未来可能会重新定义计算。英特尔高级院士兼组件研究部门总经理Robert Chau表示:“在英特尔,为持续推进摩尔定律而进行的研究和创新

  定律超越2025 /

  Yole Développement(Yole)称其将以12%的CAGR增长,至2026年可达6.8亿美元 。法国里昂讯 - December 9, 2021 “全球晶圆厂产能扩张正在加速ALD设备在工业上的应用”,Yole Développement(Yole)的半导体制造技术与市场分析师Taguhi Yeghoyan博士称。 2020年,专门用于MtM器件制造的ALD设备市场总价值为3.45亿美元,CIS在其中占主导地位(占比47%)。未来几年,ALD设备市场在2020年至2026年间预期将以12%的CAGR增长,至2026年将达到6.8亿美元。Yole在今天发布了首份报告完全聚焦ALD的报告:《服务于超越摩尔定律应用

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