未來展望：2021年五大新興物聯網發展趨勢

事實證明，2020年對於每個人都是動盪而不平凡的一年，技術行業也是如此。在我們被迫做出所有調整後，科技公司爭相提供創新，以幫助我們繼續作為一個社會發揮作用。

物聯網(IoT)是其中的一項創新。物聯網是指可以連接互聯網的日常設備，這些可以是從汽車到家庭自動化再到建築設備的任何東西。物聯網已經在多個行業中嶄露頭角，但隨著我們過渡到2021年，它將扮演特別重要的角色。

趨勢一：醫療保健應用增長

如今，醫療保健已成為人們的首要考慮因素，並且在我們尋找新型冠狀病毒的有效解決方案的過程中，醫療保健仍將繼續存在。預計物聯網健康設備和其他醫療技術最終將在確保患者和醫生安全、協助檢測和診斷以及管理治療方面發揮更大作用。物聯網設備將由流行病學家和公共衛生機構使用，它們希望更準確地跟踪感染的傳播並防止類似的大流行再次發生。

而且，不要忘記醫療保健系統必須支持的所有其他疾病、傷害和狀況。他們的診斷和治療還必須考慮“新常態”，更多地依賴遠程醫療和自我保健。這可能意味著在家中患者無需親自到醫院即可進行血壓、基礎體溫、血氧飽和度、心率等評估。

趨勢二：智能家庭辦公室

流行病驅動的遠程工作場所激增，導致許多人開始考慮為家中裝備技術，以使其在家裡的生活和工作更加方便。

由於一周中的大部分時間都是待在家裡，因此智能家居設備製造商有千載難逢的機會讓人們看到其物聯網產品的價值。諸如環境控制、智能照明、智能電器和能源管理設備之類的東西將大大有助於使家庭辦公室舒適、方便和可持續。

另一方面，雇主將利用物聯網來幫助工人遠距離完成工作。連接到互聯網的製造和工業機械使工廠可以部分地從遠處進行管理，而移動視頻會議使遠程現場檢查變得更加容易和有效。

趨勢三：邊緣計算

邊緣計算是指IoT設備將其數據傳輸到附近的存儲設備而不是雲。然後，本地存儲設備在將部分接收到的數據包發送回雲之前接收、處理和過濾數據。

由於這種設置，邊緣計算使用的帶寬遠遠少於傳統雲計算，減少了延遲並加快了應用的速度。如果物聯網設備必須在互聯網連接不可靠或速度較慢的區域中工作，這是理想的選擇。

這種在偏遠地區運行的能力完美地補充了這些地區所依賴的衛星連接技術和低功耗廣域網(LPWAN)基礎設施。隨著衛星連接性影響的擴大，邊緣計算應用的數量可能會增加。

邊緣計算的應用包括石油和天然氣監控設備、智能車輛和智慧城市應用等。

趨勢四：智慧零售

零售業受到了冠狀病毒的嚴重打擊。儘管實體店永遠不會完全消失，但它們必須進行重大改變，不僅是要與在線市場競爭，而且僅僅是為了在社會疏遠和隔離期間生存，這將標誌著我們在2021年的恢復工作。

面向零售的物聯網設備可以通過幾種不同的方式支持甚至促進運營。庫存管理、廣告和營銷以及防盜可以幫助零售商店為買家提供更好的服務並管理他們的底線。

物聯網還可以通過監控社交距離並利用非接觸式支付來幫助確保客戶和員工的安全。例如，加拿大政府已經發布了一個暴露監控應用程序，當某人可能已經感染了已經感染Covid-19的人時，該應用程序會通知用戶。這種技術可以幫助人們在面對面零售商店時感到更安全。

趨勢五：物聯網網絡安全

隨著物聯網設備的普及，其遭受損害的風險也隨之增加。許多物聯網設備的安全性最低，這使它們有被拉入殭屍網絡(例如，對利比里亞互聯網基礎設施進行Mirai驅動的攻擊)或被黑客入侵以直接控制攝像機的風險。

有遠見的公司將考慮這些風險，並在其IoT設備中構建更嚴格的安全協議，否則將與具有此類專業知識的公司合作。在美國，IoT設備本身以及與其交互的軟件程序必須符合HIPAA。隨著物聯網變得更加個人化，其安全性也變得越來越重要。

直擊智能技術：UWB將如何為未來的物聯網技術增加新的維度

許多主要消費品牌都開始將UWB（超寬帶）技術接入智能家居、企業和車輛當中。 UWB獨有的優勢使其將在未來物聯網技術中擔任重要的角色之一。

精準訪問

與藍牙或Wi-Fi一樣，超寬帶使用高頻無線電波，但其信號脈衝短、清晰、可靠。它更安全，因為它使用特定時間間隔的脈衝傳輸，所以系統可以確定特定的飛行時間和方向信息。

這種精確的感應意味著設備可以精確定位用戶的位置，從而可以在用戶不需要啟動應用程序或按下按鈕的情況下提示操作和提供服務。它也很難被不法分子在中間人攻擊中攔截。

在訪問方面，UWB將使事情變得簡單得多，在某些情況下，消除了對控制機制的需要。想想在家裡懶散的下午激活各種”按需”技術需要做的事情。首先，在手機上的幾十個應用中搜索智能照明應用。設置並關閉照明應用程序後，開始搜索電視遙控應用程序。如果不想看電視突然想听音樂了，再次找到電視遙控應用程序將其關閉（關閉它會有一些短信響應），然後打開藍牙設置以配對耳機，依此類推。整個過程，用戶都不用大幅度移動去打開設備開關，只需要切換應用程序就可以完成這些指令。

UWB將把我們的數字生活帶到一個全新的水平。它可以幫助設備預測和自動化生活中許多”按需”的事情。另外，我們不僅可以更方便地使用設備，而且可以信任它們承擔更重要和更具意義的責任。

想像一個能感知你想要的世界

去年，蘋果在推出的iphone11中加入了UWB技術，三星在Galaxy note20 ultra和Z Fold2上也做了同樣的事情（三星有一個全職工作組在研究如何將其整合到產品中）。小米展示了控制電視機和空調等家用電器的設備。

同樣在去年年底，恩智浦與大眾汽車公司合作，展示了超寬帶車輛提供的更高級別的防盜保護、安全性和便利性，寶馬公司宣布了其支持超寬帶的”下一代數字鑰匙”。今年年初，NTT DOCOMO Sony在免移動支付方面探索了UWB的精確實時本地化功能，這一移動支付解決方案將是零售業非接觸式技術的一個巨大進步，非接觸式技術在疫情之後非常重要。

語境遙控器

或許揭開超寬帶技術神秘面紗的最好方法是將其視為一個”語境遙控器”，允許用戶通過簡單的指向來控制設備。不再需要搜索、滑動、點擊和打開之前描述的”懶散應用程序”。

用戶只需將手機指向某個設備，就可以訪問它，獲得個性化和情境化的體驗。把它指向一個智能產品，比如電視或自動窗簾，智能手機就會顯示用戶控制每台設備所需的信息（比如小米產品演示）。

在更複雜的設置中，用戶甚至可以把手機放在口袋裡，燈光和音樂也會跟著用戶從一個房間轉到另一個房間，在家裡走動時即時開關，支持一種更無縫和可持續連接的生活方式。

UWB增加了物聯網設備對用戶期望的意識，並在用戶尋求訪問、希望完成交易或以其他方式控制其體驗和環境時，主動為用戶準備或完成事情。從這個意義上說，它承諾的不僅僅是一個”解放雙手”界面，而且將在預測和自動化用戶的需求的智能技術中發揮關鍵作用。

UWB是一個可持續挖掘的礦山，將給未來物聯網技術增加新的維度。

NASA：2035年，將核動力火箭送往火星

雖然核反應堆在地球危機四伏，但在太空的它們可是潛力“寶藏”。

近期，NASA和多家公司進行溝通，擬開發由核裂變及核聚變作為動力的星際飛船，目標是在2035年前，核動力驅動的飛船可以奔赴火星。

一、核動力潛力無限，燃料瓶頸尚待攻破

核火箭發動機的想法可以追溯到上世紀四十年代，在通常的設想中，化學火箭會先將飛船發射出低地球軌道之外，然後核動力火箭會“接棒”，作為推動力送飛船在星際中穿梭。

核反應堆釋放的能量能將液態氫加熱至2430攝氏度，約為核電站核心溫度的八倍，推進劑也會以極快的速度噴出噴嘴。每單位質量核燃料提供的推力是化學燃料的兩倍，從而使核動力飛船可以航行更長時間，並且在到達目的地時，核反應堆所釋放的能量可以從推進系統轉換到電力系統，這為飛船自身正常運行和向地球傳輸數據都提供了更好的保障。

如NASA首席工程師Jeff Sheehy所言，核動力對於火星探測這種星際旅行是很有利的，但核燃料是我們首先要解決的問題。

具體來說，燃料需要承受發動機內部的超高溫和揮發性環境。

武器級、高濃縮鈾的核火箭能提供足夠推力，但可能不夠安全；商業核電廠用的低濃度鈾燃料使用起來更安全，但在高溫和高濃度氫的的環境下，它們容易分解。

針對這個問題，與NASA合作的兩家公司都各自提出了自己的解決方案。

位於西雅圖的核安全技術公司Ultra Safe Nuchlear Technologies（下簡稱USNC-Tech）在鈾燃料微粒上塗上一層微型陶瓷塗層，再放在碳化鋯基體中，通過這種“隔離”方式，防止放射性裂變產生的副產物擴散的同時，也以微粒的方式加快散熱。

USNC-Tech工程總監Michael Eades說：“因為這樣的方式，所以即使我們的鈾燃料濃度達到了20%，也能在保證火箭的推力的同時降低發生意外的風險。”

位於弗吉尼亞州的BWX Technologies（下簡稱BWX）也與NASA簽訂了合約，希望設計出陶瓷複合燃料形式，或者研究可以在金屬基質中燃燒的替代燃料。該公司技術部門總經理Joe Miller表示，從2017年，他們就在進行反應堆的設計。

除了燃料，用於控制核裂變反應速度、維持連鎖反應的慢化劑也很重要。

BWX通過在燃料塊中散佈在氫化物元素控制反應速度，USNC-Tech則將鈸金屬集成到燃料中。 USNC-Tech工程總監Eades又指出，集成了鈸金屬的燃料可以經受住氫、輻射以及高溫，且不會耗盡反應堆中的中子。

二、為更安全的核動力火箭，普林斯頓尋覓新方法

除了上述兩家公司，普林斯頓等離子體物理實驗室的科學家也為核火箭推進提出新設想，即不一樣的聚變反應堆。

普林斯頓等離子體物理實驗室的Samuel Cohen表示，目前主流的聚變反應是氫同位元素氘和氚的燃料，但它們都不夠安全。

為了設計出一種更安全的小型核動力火箭，Cohen領導的小組正在製造一種新的反應堆，利用高溫等離子體中氘原子和氦-3之間的聚變，這樣反應中也會產生較少的中子。中子容易讓鋼鐵結構在變脆的同時具有很強的放射性。

▲普林斯頓等離子體物理實驗室的科學家正在用實驗堆將聚變等離子體加熱到一百萬攝氏度

Cohen也表示採用新的燃料融合方式後，不僅所需化學原料的量變少，反應設備的體積也會縮小至原來的千分之一。

NASA的首席工程師Sheehy說，因為聚變反應釋放的能量是裂變產生的能量的四倍，所以理論上聚變推進會優於基於裂變的推進。但目前這項技術還面臨一些挑戰，如產生和容納等離子體、將釋放出的能量有效地轉化為定向射流等。

他說：“這些問題即使到2030年代後期，我們都未必能做解決。”

但USNC-Tech對這一目標滿懷信心，工程總監Eades說：“我們目前已經基於新燃料製造了小型硬件原型，有望在2027年之前演示發射系統，實現NASA的目標。”

可感知到生命特徵的設備，只需要一顆低功耗雷達芯片

雷達技術在過去十年有了很大的發展。研究人員已經能夠使雷達系統更小、更節能，同時提高其性能。由於半導體技術的進步，毫米波雷達已經適合以較低的單價進行大規模生產。

汽車用雷達傳感器產量的不斷增長和對更多智能應用的需求將有助於實現低成本雷達傳感器。這意味著雷達技術正在為下一步做好準備：日常應用於可穿戴設備、移動電話、無人機、物聯網傳感器和健康監測設備。例如，谷歌已經將英飛凌開發的60GHz雷達集成到其Pixel4智能手機中。這個Soli雷達可以識別手勢，所以用戶可以通過在屏幕上方揮舞手勢來操作手機。

納米和數字技術研發中心（IMEC）的雷達項目經理說：”第一台安裝雷達的手機是一個極好的技術展示，但要想真正突破雷達應用，還需要解決一些障礙。” 十年前， imec開始探索如何將雷達傳感器從笨重的系統轉換為緊湊的集成解決方案。集成到普遍可用的CMOS技術中是一個歷史性的突破。 “我們希望通過選擇CMOS而不是矽鍺來改變現狀。然後，收發機可以集成到數字後處理器中，這提供了縮放CMOS的速度和功率優勢。”

但要將這項技術應用到電池供電的設備中，低能耗是必不可少的。可以在手機、智能手錶或無人機中集成雷達芯片，但不想每小時都給電池充電。目前，降低功率輸出是這一研究領域的一大挑戰。

60千兆赫的雷達，無所不能

在較低頻率下工作的雷達通常消耗較少的功率，但靈敏度也較低。例如，24ghz雷達將低功耗與中等分辨率相結合，但雷達相對較大。另一方面，如果想用非常高的精度探測微小的運動，140千兆赫的雷達似乎更適合。它將是一個微小的傳感器，以增加功耗為代價實現更好的分辨率。介於這兩個極端之間的是60GHz雷達，它結合了兩個世界的優點。一方面，通過達到2厘米的距離分辨率，該傳感器可用於精確的運動檢測。另一方面，60千兆赫的雷達可以足夠緊湊和節能，集成到微型電池供電的設備中。

8月，imec展示了一個低功耗60GHz雷達芯片的原型（圖1）。由於採用了新的收發機架構，該系統的功耗僅為62兆瓦，與該頻率範圍內最先進的雷達相比明顯更低。快速啟動時間（1微秒）支持積極的工作循環，進一步降低功率。 4.15 mm2收發器芯片集成了28nm大塊CMOS技術，確保了高批量生產的低成本解決方案。

圖1.低功耗60GHz雷達模塊

imec的研究人員使用了調頻連續波（FMCW）雷達，它具有高效集成到CMOS技術中的優勢。此外，這種雷達結構允許測量絕對距離和運動目標的速度。 FMCW雷達在特定帶寬上調製發射的無線電波的載波頻率。這是通過產生啁啾來實現的：根據鋸齒函數，頻率隨時間線性增加。當反射波返回時，根據頻率差可以確定到目標的時間延遲和距離。 “為了精確探測，需要線性調節。還需要達到一個高調製頻率，因為帶寬決定了分辨率。最大的挑戰是設計一種既能滿足所有這些條件又不消耗太多能量的雷達。

Imec的新雷達設計正是實現了這一挑戰。低功率雷達產生的調製波集中在60千兆赫左右，線性頻率增加7.2千兆赫（或12%）在51.2微秒。 7.2GHz的調製帶寬決定了傳感器的超精細分辨率，使其適用於手指運動、手部滑動和手勢的3D傳感。實驗還證明了該傳感器的室內多目標檢測能力、5米處的心跳檢測能力以及對行人位置和速度的精確跟踪（圖2）。

圖2.實驗證明，室內多目標檢測、5米處心跳檢測以及對行人位置和速度的精確跟踪力。

感知生命體徵

與79 GHz頻段相比，在大多數國家，ISM頻段在57到66 GHz之間是免許可證的，而在大多數國家，這一頻段是為汽車應用預留的。這種自由使工業和醫療目的的新物聯網應用得以發展。

在工業4.0中，雷達使人與機器人協作：為機器人配備傳感系統確保了一個安全和高效的生產環境。

在健康方面，雷達應用可以提高監測生命體徵的可靠性和舒適性。例如，通過雷達進行心跳監測，與心電圖監測系統相比，它的侵入性更小。基於雷達的傳感器也適用於非侵入式跌倒檢測系統，有助於減少老年護理的注意力時間。

此外，這種低功耗雷達芯片可以集成在電池供電的設備中，包括健身跟踪器和智能手機。這尤其為個性化的醫療保健或體育運動開闢了新的可能性。試想一下，一部手機可以在3D中自動記錄網球擊球，或者一部可穿戴的手機可以分析跑步過程中身體不同部位的具體動作。或者想像一下，床頭櫃上的一部手機可以通過跟踪呼吸頻率和心率變化來監控睡眠質量。

從長遠來看，雷達將塑造我們如何與智能設備互動。如果雷達芯片可以集成到手機中，那麼它也可能集成到其他設備中。雷達技術不僅可以取代刷卡，還可以取代鍵盤或鼠標，實現直觀的人機交互。雷達傳感器可以跟踪手掌的移動，以便在屏幕上進行交互。甚至可以用手控制增強現實或虛擬現實，或與全息圖互動。其應用範圍之廣是人們所能想像的。

人工智能的知識點科普

早在上世紀50年代，人工智能行業先驅Minsky和McCarthy將人工智能描述為由機器執行的任何任務，這些任務在以往需要人類智能才能完成。

這顯然是一個相當寬泛的定義，這就是有時人們針對某種技術是否真是人工智能進行爭論的原因。

如今對“智能”的定義更為具體。谷歌公司人工智能研究人員、機器學習軟件庫Keras的創建者Francois Chollet曾表示，智能與系統在新環境中適應和即興發揮的能力有關，能夠概括其知識並將其應用於不熟悉的場景。

他說：“智能是指在以前沒有準備好的任務方面獲得新技能的效率。智能本身並不是技能，不是能做什麼，而是學習新事物的能力和效率。”

這是人工智能的一個定義。在這個定義中，現代人工智能驅動的系統（例如虛擬助手）將被描述為具有“狹義人工智能”的特徵。在執行有限的一組任務（如語音識別或計算機視覺）時，概括其訓練的能力。

通常情況下，人工智能係統至少會表現出與人類智能相關的以下某些行為：計劃、學習、推理、問題解決、知識表示、感知、運動和操縱，在某些程度上還包括社會智能和創造力。

人工智能的用途是什麼？

如今，人工智能幾乎無處不在，例如推薦人們應該在網上購買的物品，了解對虛擬助手（例如亞馬遜的Alexa和蘋果的Siri）所說的內容，識別照片中的人物和內容，識別垃圾郵件，或者檢測信用卡欺詐。

人工智能有哪些不同類型？

人工智能可以分為兩大類：狹義人工智能和通用人工智能。

如上所述，狹義的人工智能是人們目前在計算機中看到的一切：已經被訓練或學會如何執行特定任務的智能係統。

這種機器智能在蘋果iPhone上的Siri虛擬助手的語音和語言識別、自動駕駛汽車的視覺識別系統、或根據人們過去購買的商品推薦可能喜歡的產品的推薦引擎中都可以明顯地看出。與人類不同的是，這些系統只能學習或被教授如何完成定義的任務，這就是它們被稱為狹義人工智能的原因。

狹義人工智能能做什麼？

狹義人工智能有大量應用程序：無人機的視頻饋送、對基礎設施（如輸油管道）進行視覺檢查、組織個人和企業日曆、響應簡單的客戶服務查詢、與其他智能係統協調執行這些任務包括在合適的時間和地點預定酒店、幫助放射線醫師發現X光片中的潛在腫瘤、在線標記不當內容、從物聯網設備收集的數據中檢測電梯的磨損，以及通過衛星生成世界3D模型圖像等。

這些學習系統的新應用一直在湧現。顯卡設計廠商Nvidia公司最近推出了一種基於人工智能的Maxine系統，它可以讓人們進行高質量的視頻通話，並且不用考慮其互聯網連接速度。該系統通過不通過互聯網傳輸完整的視頻流，而是以實時再現通話者的面部表情和動作並且與視頻不可區分的方式，將通話所需的帶寬減少了10倍。

但是，儘管這些系統具有尚未開發的潛力，但有時對該技術的期望卻超過了現實。自動駕駛汽車就是一個很好的例子，自動駕駛汽車本身就得到了人工智能驅動的系統（例如計算機視覺）的支持。電動汽車生產商特斯拉公司首席執行官埃隆·馬斯克（Elon Musk）最初提出的汽車自動駕駛系統將從有限的輔助駕駛能力升級為“全自動駕駛”的時間表如今有些落後，作為其測試計劃的一部分，全自動駕駛選項最近才推出專業駕駛程序。

通用人工智能可以做什麼？

通用人工智能截然不同，它是一種在人類身上發現的適應性智能，是一種靈活的智能形式，能夠學習如何執行完全不同的任務，從理髮到構建電子表格，或者基於積累的經驗對各種各樣的主題進行推理。這種人工智能在電影中更為常見，例如電影《終結者》中的Skynet，但現在已經不存在了——人工智能專家們對它在什麼時候能成為現實存在嚴重的分歧。

人工智能研究人員Vincent CMüller和哲學家Nick Bostrom在2012年對四組專家進行的一項調查顯示，到2040年至2050年，通用人工智能（AGI）的開發機會將達到50%，到2075年將上升到90%。該小組甚至進一步預測，所謂的“超級智能”在通用人工智能（AGI）實現約30年後就可以出現。

然而，人工智能專家最近的評估更為謹慎。現代人工智能研究領域的先驅者，如Geoffrey Hinton、Demis Hassabis和Yann Le Cun表示，鑑於對現代人工智能領域的領導者持懷疑態度，以及現代狹義人工智能係統與通用人工智能（AGI）的本質迥然不同，因此幾乎沒有理由擔心通用人工智在不久的將來能為社會帶來影響。

也就是說，一些人工智能專家認為，鑑於人們對人腦的了解有限，這樣的預測是非常樂觀的，並且相信通用人工智能（AGI）的出現還需要數百年的時間。

人工智能發展的最新里程碑是什麼？

雖然現代狹義人工智能可能僅限於執行特定任務，但在它們的專業領域內，這些系統有時能夠表現出超人的表現，而這種特質通常是人類固有的。

雖然沒有太多的技術突破，但也有一些亮點：谷歌公司在2009年表示，豐田普銳斯汽車採用其開發的自動駕駛技術有可能完成10次以上每次100公里路程的測試，讓無人駕駛汽車技術向前邁進。

2011年，IBM Watson在美國智力競賽節目《危險邊緣》中獲勝，擊敗了該節目有史以來最好的兩位人類選手，成為全球頭條新聞。為了獲勝，Watson採用自然語言處理和分析技術對海量數據進行處理，以回答人類提出的問題，通常其處理的速度不到1秒鐘。

2012年，另一項突破性進展預示著人工智能有能力處理許多以前認為對任何機器來說過於復雜的新任務。那一年，Alex Net系統在Image Net大規模視覺識別挑戰賽中取得了決定性的勝利。在圖像識別比賽中，與競爭對手相比，Alex Net的錯誤率降低了一半。

Alex Continue reading →

過橋10nm

上週，中芯國際被美國商務部列入實體清單的消息引起軒然大波。對此，中芯國際作出了回應，經該公司初步評估，該事項對其短期內運營及財務狀況無重大不利影響，對10nm及以下先進工藝的研發及產能建設有重大不利影響，公司將持續與美國政府相關部門進行溝通，並視情況採取一切可行措施，積極尋求解決方案，力爭將不利影響降到最低。

當下，中芯國際正處在攻克先進製程（14nm~10nm之間）量產的重要階段，其中14nm已經於2019年底實現量產，在不久前11月中旬召開的2020第三財季說明會上，談到先進製程進展時，中芯國際表示：14nm良率已達業界量產水準，公司將持續提升產品和服務競爭力，引入更多國內外客戶。第二代先進工藝技術“N+1”穩步推進，正在做客戶產品驗證，已進行小量試產，產品應用主要為高性能運算，相對第一代，第二代技術平台以低成本、客制化為導向，第二代相較14nm性能提升20%，功率減少57%，邏輯面積減少63%，集成系統面積減少55%。公司正在與海內外客戶合作10多個先進工藝流片項目，包含14nm及更先進工藝技術。

產能計劃方面，中芯國際一直秉持謹慎規劃原則，以市場和客戶需求為導向，統籌計劃與佈建，先進產能規模相對較小，對於可能的出口管制，正與供應商積極梳理相應解決方案。總的來說，今年的研發任務基本完成，雖然先進工藝研發取得一些成績，但距離世界一流水平還有很長的路要走。

可見，中芯國際對於被列入實體清單是有準備的，特別是進行到10nm級別製程工藝攻堅階段，更加謹慎，做好了多手應對措施。

10nm，是半導體先進製程的一道坎兒，它就像一座獨木橋，將有志於掌握最先進製程工藝的廠商阻攔在了對岸，要想過去，需要花費相當大的力氣。在這種困難面前，有的選擇繼續前進，有的選擇停步觀望、改變策略，而一旦過了橋，到達先進製程彼岸，就可以占得先機，且可具有天時和地利優勢，對還想過橋的競爭者產生先發和代次優勢，使後來者過橋難度陡增。更為重要的是，10nm這座橋只是一個重要的通道，在上邊停留的時間很短。

當下，具備10nm量產，或是有志於掌握這種能力的晶圓廠只剩下台積電、三星、英特爾和中芯國際這四家了。原本想過橋的另外幾家，因為被台積電和三星占先，從而在市場競爭中的劣勢越來越明顯，多數選擇改變發展策略，轉而將重心放在了成熟製程工藝上。

搶先過橋

台積電早在2013年就開始了10nm工藝的研發。而按照早期規劃，台積電的計劃是2016 年第四季度量產10nm工藝，實際量產時間與其規劃基本吻合，2017年初實現了量產，標誌性應用就是蘋果的A11處理器，這給台積電帶來了巨大的收益。 2018年其10nm營收持續增長，並向Fab12和Fab15轉移。產品主要包括手機AP、基帶和ASIC。

那之後，台積電10nm營收的比例基本持平，且相對份額不高，28nm和16nm一直是該公司收入的主要來源。

三星方面，幾乎與台積電同步量產10nm製程。 2015年7月，該公司旗下的製造部門Samsung Foundry的Kelvin Low 在網上發布了一段視頻，確認三星已經將10nm FinFET 工藝正式加入路線圖；2016年10月，該公司第一代10nm FinFET LPE製程大批量生產；2017年4月，三星第二代10nm FinFET工藝技術10LPP通過認證；2017年10月，8nm FinFET工藝技術8LPP通過認證；2017年11月，第二代10nm FinFET工藝技術量產。

在10nm這個節點，三星和台積電的進度相差不大，但總體水平，台積電仍然略勝一籌。

英特爾也早就開始了10nm的研發，原計劃是在2016年量產，當時，EUV還不成熟，因此，英特爾選擇了多重四圖案曝光（SAQP）技術，但研發過程中遭遇困難，導致10nm量產時間一再推遲。而從當時的情況來看，採用SAQP技術造成良率較低可能是遲遲無法規模量產的主要原因。

在那之後，英特爾一直未對外公佈10nm量產進度，2017年初，時任英特爾CEO科再奇在美國CES展會前，宣布首顆10nm處理器Cannon Lake就緒，將迎戰台積電和三星。然而，沒過多久，英特爾官方對外發布了繼承當年主打的第七代核心處理器Kaby Lake的第八代Core處理器細節，表示仍將採用14nm製程生產，10nm量產時間又被延遲了。經過多年的周折和延遲，英特爾的10nm終於在2019年底實現量產。

自2018年下半年以來，英特爾在升級和建立用於生產10nm芯片的新生產線方面投入了大量資金，但要想擴大規模還需要幾年時間。在此期間，英特爾必須提高其14nm芯片的產量。因此，傳聞它將一部分CPU轉由三星代工，希望能夠解決產能不足的問題。

不過，英特爾對製程節點的嚴謹追求是很值得稱道的，從具體的性能指標，特別是PPA和晶體管密度來看，英特爾的10nm比台積電的10nm有優勢。

短暫停留

目前，已經實現10nm大規模量產的只有台積電和三星。英特爾的生產規模有限，不做過多評論。

不過，即使是像台積電和三星這樣的龍頭企業，在10nm這座橋上停留的時間都比較有限。

來自台積電的統計顯示，2017年，10nm營收在該公司所有製程中的佔比為10%，2018年Q2，佔比上升到了13%，Q3佔比為6%，2018全年營收佔比為11%。 2019年，這一比例下降到了3%。

從上圖可以看出，過去兩年，台積電16nm及更成熟製程工藝的營收比例變化不大，變化主要體現在最先進製程方面，具體就是7nm和10nm，2018年，這兩種製程的營收佔比不分伯仲，而到了2019年，情況出現很大變化，隨著7nm的成熟和放量，一舉超越10nm，成為了營收第一主力。

還有一點：2017上半年，聯發科為了進攻高端市場，全力打造Helio系列品牌，推出了x30處理器，工藝製程也從原先的16nm，升級到10nm，計劃交給台積電代工生產。但是，台積電一方面要解決10nm製程良率的問題，一方面要全力供給蘋果處理器，造成聯發科x30處理器難產。這間接導致在華為和蘋果試水之前，幾乎沒有廠商大規模採用台積電的10nm製程。這也成為了該公司10nm製程發展的一個障礙。

從今年的情況來看，台積電16nm及更成熟製程工藝的營收比例變化也不會大，而5nm和7nm的佔比將會進一步提升。在這樣的趨勢下，該公司在今年第二季度的營收中，沒有了10nm的踪影。如下圖所示。

可見，今年，台積電將重點放在了7nm和5nm上，10nm似乎是一個過渡性的製程節點，所佔比重在不斷降低。 Continue reading →

半導體“人才戰”往事：巨頭瘋狂挖角，失一人損10億美金

“我深深的感到已經不再被尊重與不被信任。”

12月16日，一份來自中芯國際聯合CEO梁孟鬆的書面辭呈，讓這家企業陷入了“內訌”風波中。

對於外界來說，梁孟鬆或許不是一個眾所周知的人物，但是在中芯國際乃至全球半導體行業，這是一個不容忽視的名字。

梁孟松2017年加入中芯國際，在短短300天內，中芯國際從28nm時代躍進到了14nm時代，並在300天不到的時間內把14nm芯片的良品率從3%提升到了95%。

“這是一般公司需要花十年以上時間才能達成的任務。而這些成果是由我帶領的2000多位工程師，日以繼夜、賣命拼搏得來的。”他表示。

此外，中芯國際還在向著7nm、5nm和3nm進軍。梁孟鬆在辭呈中提到，他在三年多里，盡心竭力完成了從28nm到7nm共五個世代的技術開發。

中芯國際的28nm, 14nm, 12nm, 及n+1等技術均已進入規模量產，7nm技術的開發也已經完成，明年四月就可以馬上進入風險量產。

“5nm和3nm的最關鍵、也是最艱鉅的8大項技術也已經有序展開，只待EUV光刻機的到來，就可以進入全面開發階段。”梁孟松稱。

加入中芯國際之前，梁孟松歷任台積電、三星重要職位，在每一家公司都發揮著舉足輕重的作用，有時甚至影響到了全球半導體行業的格局。

這位技術大拿的辭呈在資本市場掀起了軒然大波。 12月16日早間，中芯國際A股開盤即跌近10%，市值蒸發超過300億元，而港股也短暫停牌。

股市之所以反應激烈，基於這樣一個判斷：關鍵的技術人才在半導體行業至關重要，甚至可能影響企業的生死存亡。

半導體行業堪稱人才密度最高的行業。一個人、一個團隊往往能影響整個產業。有些經驗自己慢慢積累遠不能趕上別人的腳步。

有媒體曾經感嘆，“一位台積電研發大將投奔敵營，全球晶圓代工產業的版圖也因此迎來巨變，幾乎到了‘失一人喪邦’的程度。”

獲得一個頂尖人才，至少可以讓企業少走許多彎路，而每條彎路的代價可能都是以數十億美元計。

縱觀過往，台積電、三星等半導體頭部大廠的崛起史就是一部人才爭奪史。他們對於關鍵人才的重要性有著深入骨髓的理解。

今天，大陸半導體行業的興盛，依然離不開關鍵人才人才的帶動。

前台積電董事長張忠謀曾明確指出，因中國台灣、韓國、美國在半導體產業已經累積了很多經驗，因此學習曲線已經下來，沒有人才，大陸企業砸多少大錢也難以獲得這樣的經驗。

因此，在半導體頂尖人才爭奪戰中，大陸企業越來越活躍。中芯國際的“宮鬥”只是這一現象的一個小插曲。

“挖”出來的三星和台積電

“以前，是幾十萬人養活一個君主；今天一個天才能養活20萬人。”2002年，李健熙在三星內部講話時這樣說。

這是李健熙對於三星半導體發展歷程的感慨。

三星最開始是從農產品貿易起家，到了二十世紀六十年代，三星決心進入電子消費產業。

按照三星創始人李秉喆當時的說法，“從技術、勞動力、附加值、內需和出口前景等各個方面來看，電子產品是最適合韓國經濟發展階段的產業。”

1969年，三星電子工業成立，最開始的業務是給美國鎂光、日本三菱、夏普等企業“打工”，合作生產冰箱、洗衣機、電視等家電。

在家電業務的發展過程中，李秉喆很快意識到芯片的價值，因為影響家電性能的核心就是芯片。因此，他也萌發了進軍半導體行業的念頭。

製作半導體電路所用的晶圓，圖片來自中芯國際

為了獲得半導體產業的初期技術，三星曾經派人向美國鎂光及日本夏普進行“偷師”，但結果並不如意。

鎂光曾開出400萬美元的“天價”向三星提供一些較為落後的產業鏈設計圖紙，但後來反悔，並將三星方面的人員趕出了鎂光；夏普對於自己的技術也嚴加看管，不允許三星的人員接近最新的生產線，甚至連工廠的面積等基本數據都拒絕透露。

當時三星員工只能通過自己的腦子記住某些細節，比如手指間距離、身高及步伐數等模糊的數據。

1974年機會來臨。這一年，全球石油危機爆發，由於股東方撤出，一家名為Hankook的美資半導體企業瀕臨破產。李秉喆和他的兒子李健熙出資入股這家公司，三星半導體萌芽。

1977年底，Hankook半導體公司和三星業務完全合併，成為三星半導體。

對於三星進軍半導體業務，外界並不看好。據說當日本三菱得知三星將開發芯片產業時，該公司CEO直接表態說，韓國太窮，不適合發展半導體產業。

1983年，歷經多年艱苦努力，三星的首個芯片工廠落成，並很快開始量產64位芯片。然而這一產品卻大幅落後於當時日本的技術，僅相當於日本廠商5年前的產品。

更加倒霉的是，三星還遇到了半導體價格史無前例的暴跌。一些技術領先的企業開始將大幅調低芯片價格，每片價格從4~5美元暴跌至最低時只有25美分，而三星每片64位芯片的成本是1.3美元，這也就意味著，每生產一片芯片，三星需要倒貼1美元。

到1987年，也就是李秉喆去世的時候，三星半導體一年虧損3億美元。幾乎虧完了本金。 Continue reading →

未來智慧城市：是否防範網絡安全威脅？

隨著城市通過互聯網絡變得更加智能，它們更容易受到網絡攻擊。

智慧城市的總稱不僅僅是一個概念，更是一個夢想。智慧城市是一個一切都相互聯繫、高度依賴技術的空間。然而，這裡的問題是，智慧城市缺乏安全措施。當一切都相互關聯時，加密和保護城市免受網絡攻擊的努力就落後了，使人們的個人信息處於危險之中。

智慧城市是一個框架，主要由信息和通信技術（ICT）組成，用於開發、部署和促進可持續發展實踐，以應對日益增長的城市化挑戰。如今，全球54%的人口生活在城市，預計到2050年這一比例將達到66%。市民使用智能手機、移動設備、聯網汽車和智能家電，以各種方式參與智能城市生態系統。將所有這些設備與城市的物理基礎設施和服務相結合可以降低成本並提高可持續性。生活在智慧城市的人們可以藉助高端技術改善能源分配、簡化垃圾收集、減少交通擁堵，甚至改善空氣質量。智慧城市的概念從總體上講是為市民提供節省時間和緩解生活的技術。它還涉及到將他們與治理聯繫起來，在那裡他們可以提供改進的反饋。隨著城市變得越來越聰明，它們越來越容易受到網絡安全威脅。即使政府試圖100%加密公民的個人數據，這幾乎是不可能做到的。今後，人們應該採取簡單的措施來保護他們的信息。

智慧城市使用的技術

直到最近，各國政府還將智能技術視為提高幕後效率的工具。現在，科技對智慧城市中人們生活的影響遠不止於此。以下是一些塑造未來智能城市的未來科技。

信息和通信技術

智慧城市的主要目標是擁有雙向溝通渠道。信息和通信技術（ICT）被用來彌合公民與政府之間的差距。門外漢與上級的溝通才是一個好國家的基礎。智慧城市建設在一個相當大的方面，一個普通公民可以向當局表達他/她的意見。 ICT框架的很大一部分本質上是一個由連接的對象和機器組成的智能網絡，這些對象和機器使用無線技術和雲傳輸數據。各國政府可以進一步分析這些義務並解決這個問題。

地理空間技術

智慧城市在發展基礎設施方面很複雜。城市應該有一個正確的可持續發展的計劃，並承認准確、簡明和詳細的數據，以改善城市。解決這個問題的便捷解決方案是使用地理空間技術，這可能有助於建設智慧城市。地理空間技術提供精確的地理空間數據，並有助於以最佳方式分析和應用大量數據。

物聯網設備

物聯網（IoT）在智慧城市內的互聯互通中發揮著重要作用。物聯網設備（如連接的傳感器、燈和儀表）可以收集和分析數據，以更好地發揮智能城市的功能。收集到的數據將進一步用於改善基礎設施、公共設施、服務等。它的一些功能包括保持交通狀況的標籤、改進廢物回收、保持水和空氣質量、獲得遠程援助服務以及立即獲得事件管理。

智能犯罪預防

大都市人口稠密。從今以後，很難維持和追查或抓獲違法者。有時，由於缺乏監視、行動或證人，犯罪也可能被忽視。智慧城市利用技術來應對這些挑戰。例如，機場、火車站和汽車站都有面部識別技術，當發現犯罪名單上的罪犯時，它會發現並提醒官員。

發展智慧城市的優勢

儘管發展智慧城市是一項艱鉅的工作，需要整個計劃的組織和繁重的努力，但隨之而來的好處不僅僅是回報。智慧城市也是吸引全球跨國公司投資發展的一個標誌。此後，AnalyticsInsight為您帶來了一系列發展智慧城市的優勢。

基於數據的決策——由於智慧城市通過物聯網服務的連接收集了幾乎所有的信息，因此很容易做出準確的、數據驅動的決策。

更好的交通設施——智慧城市旨在解決交通問題，並提供公共汽車和火車位置的實時信息。它改進了交通管理系統，方便了通勤者。

安全的社區——公民和政府之間的持續連接和24×7監視大大減少了犯罪。如果沒有，它至少可以幫助警方追踪並找到罪犯。

網絡安全問題及其解決方法

虛擬和物理基礎設施之間的互聯互通使智慧城市得以運作，但也存在網絡安全風險方面的缺點。智慧城市容易受到許多網絡攻擊技術的攻擊，如遠程執行和信號干擾、惡意軟件、數據操縱和DDoS攻擊。從今以後，官員和公民有責任保護他們的數據，並有加密系統。

應通過智能化解決方案保護物聯網的全面安全。使用安全引導技術可防止黑客用惡意版本替換固件，從而防止攻擊。每次將智能設備連接到網絡時，請確保在接收或傳輸數據之前對其進行了身份驗證。通常會收集大量的數據來概括交通狀況。如果官員在收集到的數據中發現安全違規，他們應該採取行動制定總體安全政策，根據異常行為隔離設備。

瞄準5G邊緣計算，AWS攜手各國運營商共同佈局Wavelength

5G和物聯網的出現激活了大量對延遲敏感的應用程序，極大地推動了邊緣計算的發展。根據IDC最新的《全球邊緣支出指南》顯示，到2024年全球邊緣計算市場將達到2506億美元，在2019-2024年的預測期內復合年增長率(CAGR)為12.5%。

為了在邊緣計算市場中分一杯羹，亞馬遜正試圖通過擴展 亞馬遜雲服務（AWS）的功能，以及投資智能家居和自動駕駛等新興應用，在邊緣計算領域站穩腳跟。 AWS在 2019 年末發布了AWS Wavelength，通過使用電信提供商的基礎設施，在5G無線網絡邊緣部署 AWS 存儲和計算資源來支持 5G 應用，使數據處理更接近用戶。

近日，為了解AWS Wavelength的部署情況、應用案例，以及AWS佈局邊緣計算的新思考，通信世界全媒體記者專訪了在AWS負責Amazon EC2核心產品管理總經理George Elissaios，共同探討了AWS Wavelength的最新進展和深刻影響。

AWS 與運營商強強聯手，Wavelength 區域不斷拓展

5G網絡的速度是4G的20倍，可用於大幅增加可連接設備的數量，並縮小移動設備的網絡延遲。然而，即使5G商用落地，移動設備在通過互聯網連接到應用程序時仍然需要跨越多個網絡躍點，也就意味著應用程序流量必須從設備到基站，再到城域聚合站點、區域聚合站點和互聯網，然後才能訪問AWS中運行的資源。

AWS Wavelength 將 AWS 計算和存儲服務嵌入到通信服務提供商的 5G 網絡邊緣，並對該區域內運行的各種雲服務提供無縫的訪問。這樣，AWS Wavelength 可以最大限度地降低從 5G 設備連接至託管在AWS的應用程序的延遲，減少網絡躍點。應用程序流量只需從設備傳輸到移動通信基站，然後就到達城域聚合點運行的Wavelength區域。這消除了區域聚合點之間、以及互聯網上的多個跳轉導致的延遲，使客戶能夠充分利用5G網絡。

據George Elissaios介紹，Wavelength是AWS在re:Invent 2019大會宣布的邊緣計算服務，並與美國通信運營商Verizon（威瑞森）合作推出了AWS Wavelength的GA版。 2020年8月，AWS宣布正式在Verizon 5G網絡上推出AWS Wavelength，率先讓開發者為美國波士頓和舊金山灣區的移動設備和用戶構建超低延遲應用。緊接著又發布了支持部署AWS Wavelength的六個區，分別是在美國亞特蘭大、紐約、華盛頓、達拉斯、邁阿密和拉斯維加斯。 Continue reading →

波士頓動力機器狗：要去切爾諾貝利上班了

價值54萬的波士頓動力機器狗，這次真的派上大用場了。

這隻大機器狗要去人類的“禁區”——切爾諾貝利核電站破損的4號反應堆。

現在，那裡還有30噸高輻射粉塵、16噸的鈾和钚以及200噸的放射性熔岩。

1986年，事故剛發生後，前蘇聯已經為反應堆建好了“石棺”，防止核物質進一步外洩。

2016年，切爾諾貝利基金建立了一個新的石棺，新的石棺將是有史以來人類建造最大的可移動建築物，耗資9.35億歐元，大部分資金是來自世界各國政府的捐贈。

下一步，人們設想的是，讓機器人進入石棺內，處理裡面殘留的核廢料。

當然，科學家們還沒有想好怎麼讓機器狗清理核廢料，但是他們已經想好了讓機器狗在石棺外接管人類危險的工作。

為何選擇機器狗？

相對於機器狗54萬的售價，為什麼不選擇便宜的履帶式或者滾動式機器人呢？

因為波士頓動力的機器狗具有普通機器人無可比擬的優勢。

有效減少輻射沾染

因為機器狗的四條腿走路的機制，實際上接觸到地面放射物灰塵的面積很少，可以減少沾染核輻射灰塵。

注意到狗狗腳上包裹的塑料薄膜了嗎？也是關鍵所在。

履帶機器人或者滾動式機器人接觸地面的面積大，沾染的放射性灰塵更多，後續的清洗處理更麻煩。

而機器狗隻有四隻腳接觸地面，包裹好塑料薄膜，後續清洗會方便很多。

加上機器狗可拆卸的各種零件，方便拆卸、檢測、清洗、替換，也讓機器狗成為一個最佳選擇。

目前英國布里斯託大學的研究員已經為機器狗配備好了傳感器和測繪工具，創建了切爾諾貝利電廠前壁γ射線的輻射圖。

所以這意味著機器狗已經可以完全勝任這個工作了嗎？

當然不是！還存在很多問題。

機器人也有承受的極限

英國布里斯託大學做了一個機器人的核輻射測試，測試了KUKA LBR800機械手臂，發現這款型號的機器人在164.55（±1.09）Gy的核輻射後，會癱瘓停止工作。

這個劑量是個什麼概念呢？

一般情況下，1~2Gy劑量的核輻射已經可以導致人類生病或者死亡，8Gy劑量的核輻射可以直接致人死亡。

研究的目的要找到殺死不同型號機器人的劑量分別是多少。

由於對機器人核輻射承受能力的不了解，也發生過很多機器人癱瘓的事故。

例如，日本的福島核電站，發生了很多機器人事故，因此，在其的特定一個輻射較高的區域，被稱作是“機器人墳場”。

核輻射對機器人的影響取決於材料，如果有足夠的輻射，機械、光學或電子屬性的這些變化最終會導致易受影響的組件發生故障，從而可能導致機器人故障。

他們也研究了一套方法用來測試機器人核輻射的承受量。

所以幾個問題擺在了眼前：

機器狗最脆弱的零件是什麼？

怎麼找到這個脆弱部分並且重新設計？

機器狗一般在什麼樣的核輻射條件下會崩盤？

因此，他們想讓波士頓動力送他們一個可以測試到癱瘓的機器狗。