都提槍上陣建智慧城市,為何都建成概念城市

物聯網技術發展到現在已逐漸應用到生活的方方面面,比如日常設備所需的控制器,數字通信的收發器以及合適的協議棧等等,完成物與物、物與人之間的通信,物聯網的發展也成為了互聯網不可分割的一部分。

物聯網的應用使互聯網的體驗更具象化,人們可以與各種設備(例如家電、監控攝像頭、安防傳感器、顯示器、車輛等等)進行交互。同時也促使了很多相關應用程序的開發和方案應用,在不同領域實現萬物互聯,例如智能家居、工業自動化、移動醫療、智慧養老、智能管理、智慧電網、智能交通等。

但是每個領域應用的方案都是獨立的,沒有一套可以兼容所有場景的物聯網解決方案,這種差異性導致了在城市佈局物聯網系統會不斷湧現各種矛盾。因此,從系統的角度來看,物聯網在城市鋪下這張網絡的實現除了缺乏完善的後端網絡服務及設備,還有可行的實踐經驗。不說技術上的困難,不清晰和不被接受的商業模式無法吸引投資來促進相關技術的部署,這也是一大阻礙。

在這種複雜的情況下,物聯網案例在城市環境應用中備受關注,它響應了政府大力推動在公共事務管理中採用ICT解決方案的理念,這也是佈局智慧城市的關鍵。目前智慧城市還沒有一個被明確定義的概念,但其最終的目標是更好地利用公共資源,提高向公民提供的服務的質量,同時降低公眾的運營成本。

一、建設智慧城市所需關注的細分領域

據前瞻產業研究院《2018-2023年中國平安城市建設趨勢前瞻與投資戰略規劃分析報告》估計,我國智慧城市市場規模在4萬億元左右,該市場從“十二五”中後期開始,將在“十三五”集中釋放。由於技術和財務方面的阻礙,智慧城市尚未能真正起飛。

在技術方面,最主要的問題是數據壁壘,難以實現共享數據大平台。

在財務方面,目前建設智慧城市都是單打獨鬥,缺乏一個清晰的商業模式。解決這種僵局的一個方法是優先將社會公共場合智能化,例如智能停車和智能建築,從而將其作為其他增值服務和領域的催化劑。

而打造智慧城市這個大項目需要從一個個細小的基礎建設開始部署,目前需要關注的細分領域有:

城市建築:一幢幢樓宇築起了城市的框架,其中對每個建築物的實況進行監測管控並排查其可能存在的安全隱患是十分有必要的。城市物聯網可以提供建築物結構完整性測量的分佈式數據庫,該數據庫由位於建築物中的適當傳感器收集,例如用於監測建築物應力的振動和變形傳感器,用於監視污染水平,溫度和溫度的周圍環境中的大氣因子傳感器等,可以將振動和地震讀數結合起來,以便更好地研究和理解輕地震對城市建築的影響。

廢物管理:由於服務成本和垃圾掩埋場污染的問題,在現代許多城市中,廢物管理沒有一個很好的處理方案。利用ICT解決方案可以實現智能化管理,例如,使用智能垃圾桶檢測垃圾積累狀態並優化回收垃圾的卡車路線,從而降低垃圾收集的成本並提高回收質量。而實現這個方案需要在智能垃圾桶上運用傳感技術感知垃圾積累量,並將城市中的垃圾桶都連接到控制中心(雲平台),再由控制中心將收集的數據優化處理進行反饋,實現回收垃圾卡車的最佳管理。

空氣質檢:歐盟在“20-20-20”可再生能源指令中提到,為下一個十年制定了減少氣候污染的目標:將溫室氣體排放量在1990年基礎上降低20%,將可再生能源在終端能源消費中的比重增至20%,將能源效率提高20%。通過提供通信設施,監測公共場所的空氣質量,而要實現這種服務,需要在整個城市中部署空氣質量和污染傳感器,並向公眾公開傳感器數據。

噪音監控:噪音是一種很容易被忽略的聲音污染,就像空氣的二氧化碳一樣不達到一定量就無法引起重視。噪音監控需要建立該地區噪聲污染的時空圖,除了可以測量任何給定時間產生的噪聲量,還可以通過聲音檢測算法來加強公共安全,例如,聲音識別算法可以識別玻璃碰撞或鬥毆的噪聲。但這種方式明顯存在隱私隱患,即使在公共場所也很難保證一個明確監管的聲音範圍。

智慧燈桿:路燈已經在城市中普及,點亮每個城市的夜晚,為了支持“20-20-20”指令,優化街道照明效率是必要的,同時實現一桿多用。智慧燈桿除對智能照明的遠程集中控制與管理外,更是集交通指示牌、車速監測違章抓拍、車流量監測、路況監測、充電樁、環境監測的多功能合桿。

交通管理:交通管理主要還是依賴城市路燈燈桿,部署智慧燈桿和攝像頭監控,利用低功耗的通信技術提供更密集的信息源,同時,結合安裝在車輛上的傳感功能和GPS可以實現交通智能化監控和管理。運用5G智慧合桿實現道路環境全方位感知監測、道路安防能力提升、路況實時掌握、交通違規智能管理,以及充電樁、wifi、信息發布等多元化服務。

城市能源消耗:每個城市的能耗都因城市個性化發展和管理不一樣,所以優化能耗使用的方案也不一樣。需要了解城市的能源服務(公共照明,交通,交通信號燈,控制攝像頭等)最終可以歸為電力的消耗,因此電力消耗監控設備必須與城市的電網集成在一起。

智慧停車:智能停車服務基於道路傳感器和智能顯示屏,可引導駕駛員沿著城市的最佳停車路徑行駛。通過使用RFID或者NFC之類的短距離通信技術,優化停車場停車服務,實現道路找停和停車場泊車有序管理。

二、建設智慧城市的三大架構

部署在市區的密集且繁雜的設備集會生成不同類型的數據,然後通過與控制中心進行適當的通信技術,在數據中心進行數據存儲和處理。因此,城市物聯網基礎設施的主要特徵是它具有將不同技術與現有通信基礎設施集成在一起的能力,支持物聯網的逐步發展,以及其他設備的互連以及新功能和服務的實現。

1、雲架構

以下基於IETF(國際互聯網工程任務組)的標準展開對雲架構建設的描述。

基於Web服務方法的城市物聯網網絡的概念圖

實際上,通過採用稱為代表性狀態轉移(ReST)的基於Web的範式,Web服務允許實現可擴展至IoT節點的靈活且可互操作的系統。這極大地促進了最終用戶和服務開發人員對IoT的採用和使用,能夠輕鬆地重複使用從傳統Web獲得的很多知識包含智能對象的網絡服務開發中的技術。

不受約束(左)和受約束(右)IoT節點的協議棧

從上圖我們可以區分三個不同的功能層,即數據、應用程序/傳輸和網絡,那麼如何保證系統不同部分之間的互操作性? Continue reading

智能垃圾桶助力垃圾回收,打造智慧城市

現在許多城市到處都有垃圾桶,也有許多地方政府已經將“智能垃圾桶”引入了智慧城市中使用。

但是在日本,很多城市都是沒有垃圾桶的,家庭垃圾只能堆放著,等待每天定時來收取垃圾的垃圾車的到來。因此“智能垃圾桶”已經開始在大學,主題公園和大型商業設施等私人土地上使用。

“智能垃圾桶”是一種在實現智慧城市時經常出現的解決方案,它可以通過利用物聯網和雲解決方案使垃圾桶變得更智能,並有效地收集垃圾。

為什麼需要智能垃圾桶

到2025年,據估計,有43億城市居民每天將產生3磅(1.5千克)的城市垃圾,即每年22億噸。

最初在西班牙巴塞羅那市談論,在道路上設置了一個巨大的垃圾桶,並定期由重型卡車收集。

但是,在收集工作中道路被堵塞,垃圾桶散落在許多人居住的地方,因此收集工作的負擔增加了,交通擁堵是一個主要的社會問題。

通過在垃圾桶中安裝傳感器並將垃圾收集時間從固定時間更改為垃圾收集時間,這成功地減少了垃圾收集時間。

這減輕了收集工作量,從而減輕了交通擁堵。

智能垃圾桶的好處

可以通過IoT使用雲中的服務來感知垃圾的堆積狀態並實時可視化。

這使得可以將垃圾收集時間從固定時間減少到累積時間。

也可以減少收集垃圾的人員的數量,並且可以優化垃圾桶的佈置。

這也導致成本降低。

智能垃圾桶的缺點

智能垃圾桶通常比垃圾桶更昂貴。

當然,它不僅是一個盒子,而且還具有數據獲取機制,通信功能,垃圾堆積狀態的可視化功能以及跳過警報的功能,因此數量不會相同。

因此,重點是如何涵蓋成本因素。

另外,如果用戶想將其安裝在室外,則必須對垃圾桶本身採取防水和防塵之類的措施。

智能垃圾桶如何工作

如上圖所示,通常,智能垃圾桶具有內置傳感器,該傳感器可掌握垃圾的堆積狀態。在大多數情況下,需要收集信息時會通知管理人員和現場人員。

一個垃圾桶

垃圾桶傳感器

雲平台

比較智能垃圾桶的要點

自然能源的利用

首先,儘管需要傳感和數據通信,但智能垃圾桶通常在其位置沒有電源。因此,重要的是利用諸如太陽能發電的自然能源來驅動。

當嘗試減少垃圾收集的頻率時,可以通過具有從上方壓縮累積的垃圾的機制來累積更多的垃圾,但是為了實現這種機制,電動機還需要移動它的動力。

另一方面,如果實現了這樣的機制,則成本自然會增加。

除了感測積聚的灰塵量之外,還必須正確可視化並發出警報。

可視化和警報功能

例如,如果在地圖上標出了垃圾桶的佈置,並且一眼就能看到現在需要收集的垃圾桶,那麼負責收集的人就可以立即開始使用智能手機等工作。

如果在適當的時間根據權限發出警報,則不僅使收集者而且管理員都更容易了解情況。

分析和狀態監控

另外,如果具有按天,週幾,月等來報告垃圾的累積狀態的功能,則可以掌握諸如垃圾在一周中的哪一天,哪一天可能累積的趨勢。在製定將來的安裝計劃時非常有用。

另一方面,如果實現了複雜的機制,則有必要監視其狀態。例如,當碰巧不能正確地感測到垃圾的狀態時,除非能夠掌握傳感器是錯誤的還是電力不足,否則很難將其廣泛地安裝。

成本

此外,成本問題也很大。

由於必須將安裝成本和運行成本都控制在當前水平以下,因此有必要採取措施,例如用廣告包裹垃圾桶。 Continue reading

難拆解、難回收,每年數以百萬計的廢棄電池,在電動汽車時代將成新問題

根據智研諮詢數據,2020年中國純電動汽車銷量為111.5萬輛,同比增長14.8%。

隨著越來越多的電動汽車進入市場,一個不得不考慮的問題開始出現——淘汰下來的電池該怎麼處理?

可能由於這些年銷售的電動汽車電池還沒有到壽命,這個問題現在似乎還沒有成為大麻煩,但是按照特斯拉8年電池質保的條件來看,未來十年左右預計有巨量淘汰下來的電動汽車電池需要處理,而這些電池如果處理不好,反而會污染環境,與電動汽車環保的初衷背道而馳。

萊斯特大學的材料科學家Dana Thompson警告說,回收電動汽車電池可能是一件危險的事情

比如電動汽車電池如果被錯誤拆解,或者放錯了地方,可能會引發短路、燃燒,甚至釋放有毒氣體。

各國都在未雨綢繆,效益問題卻無法解決

如何回收處理未來每年數百萬電動汽車的廢棄電池?這是包括Thompson在內的研究人員面臨的眾多問題。

現實情況並不樂觀。

目前的電動汽車電池“實際上並不是為回收而設計的,”Thompson說,他同樣還是法拉第研究所的研究員,該研究所是英國的一個電池問題研究中心。

在電動汽車稀少的時候,這並不是什麼大問題。但是現在這項技術正在起飛。一些汽車製造商表示,他們計劃在幾十年內逐步淘汰內燃機,行業分析師預測,到2030年,至少有1.45億輛電動汽車上路,而去年只有1100萬輛。

“人們開始意識到這是一個問題。”Thompson說。

各國政府都在向要求電動汽車電池可以實現某種程度的再循環:

  • 2018年,中國出台了旨在促進電動汽車電池組件再利用的新規定;
  • 歐盟也有望在今年最終確定這方面的第一個要求;
  • 在美國,聯邦政府尚未提出回收要求,但包括美國最大的汽車市場加利福尼亞在內的幾個州正在探索制定自己的規則。

材料科學家Thompson開發了從廢舊汽車電池中提取有價金屬的溶劑。

為了啟動循環利用,各國政府和工業界也正投入資金進行一系列研究。美國能源部(DOE)已經向ReCell中心注資約1500萬美元,以協調學術界、工業界和政府實驗室科學家的研究,英國已經支持了研究電池回收的ReLiB項目。

“隨著電動汽車產業的發展,取得進展的必要性變得越來越迫切”,Linda Gaines說,她在美國能源部的阿貢國家實驗室電池回收中心從事電池回收工作。

遺憾的是,儘管從技術上來說,回收可以實現,但是從效益上來說,回收很難普及。

電動車鋰電池在化學和結構上差別很大,這使得企業很難建立有效的回收系統,電池中的固件通常是用膠水粘在一起的,這又使得它們很難被分開。

這就給企業造成了一個經濟障礙:電池製造商購買新材料通常比回收的電池材料成本要低。

電池回收過程中仍然無法避免污染

電動汽車電池的構造有點像套娃,通常,一個核心包含幾個模塊,每個模塊由許多較小的單元格構成(見下圖)。

在每個電池中,鋰原子穿過石墨陽極和金屬氧化物陰極之間的電解液,電池類型通常是由陰極中的金屬定義的,主要有三種類型:鎳鈷鋁、鐵磷酸鹽和鎳錳鈷。

現在,回收商主要針對陰極中的金屬,比如鈷和鎳,這些金屬的價格很高(鋰和石墨太便宜,回收利用不經濟),但是由於數量少,回收這些金屬就像大海撈針。

目前的回收手段主要有兩種,即火法冶金和濕法冶金。

火法冶金比較常見。回收商首先機械地將電池撕碎,然後燒毀,留下大量燒焦的塑料、金屬和膠水。到了這一步,他們可以使用幾種方法來提取金屬,包括進一步燃燒。“這實質上是把電池當作直接從礦井裡采出來的礦石來對待,”Gaines說。

相比之下,濕法冶金則需要將電池材料浸泡在酸液中,洗出含有金屬的液體,有時火法冶金和濕法冶金這兩種方法會結合在一起使用。

這兩種方法都各優點和缺點。

火法冶金,不需要回收者知道電池的設計或成分,甚至不需要知道電池是否完全放電,但它消耗能源;

濕法冶金可以提取不容易通過燃燒獲得的材料,但它可能涉及對健康構成危險的化學品,為此研究人員正在試驗一些化合物,這些化合物可以解某些電池金屬,讓其他金屬仍以固態形式存在,這使得它們更容易回收。

例如,Thompson已經確定了一種候選溶劑,一種叫做深度低共熔溶劑的酸鹼混合物,可以溶解除鎳以外的所有物質。 Continue reading

藍牙用了這麼久,為什麼還沒被取代?

一提到藍牙技術,相信大多數人的第一反應都是藍牙耳機。誠然,作為首次讓人們接觸到的藍牙設備,藍牙耳機可謂是功不可沒,通過將藍牙技術應用在免持耳機上,讓使用者首次體會到了沒有電線牽絆的煩惱。

而過去幾年裡,隨著智能手機、可穿戴設備、物聯網的迅速發展,再加上近兩年來TWS藍牙耳機的流行,也使得藍牙產業的發展駛入快車道,4月15日,藍牙技術聯盟發布《2021年藍牙市場最新資訊》,該報告預測,儘管過去一年中藍牙市場的增長速度有所減緩,但預計至2025年,藍牙設備的年出貨量將從2020年的40億台增長至60億餘台。

說來有趣,藍牙(Bluetooth)一詞取自於十世紀丹麥國王哈拉爾的名字Harald Bluetooth。而將藍牙與後來的無線通訊技術標準關聯在一起的,是一位來自英特爾的工程師Jim Kardach。他在一次無線通訊行業會議上,提議將Bluetooth作為無線通訊技術標準的名稱。而愛立信公司在1998年聯合IBM、英特爾、諾基亞及東芝公司等5家公司,組成了藍牙技術聯盟的前身。

但當時的人們是不會想到,這個藍色徽標的應用範圍已經遠遠超出他們所預想的使用場景。從利用無線耳機接收音頻,把手柄連接到遊戲主機,再到智能家具、可穿戴設備,甚至蘋果的“隔空投送”功能,都離不開藍牙技術,毫無疑問,藍牙是目前最主流也最方便的主流技術。

但早期的藍牙技術,也是真的不好用。不僅傳輸速率不高,還有安全性問題。進入4.0時代,藍牙傳輸技術有了很大的提升,也是第一個藍牙綜合協議規範,將三種規格集成在一起。其中最重要的變化就是BLE低功耗功能,提出了低功耗藍牙、傳統藍牙和高速藍牙三種模式。

進入5.0時代以後,藍牙技術則徹底打開了物聯網時代的大門,在低功耗模式下具備更快更遠的傳輸能力,傳輸速率是藍牙4.2的兩倍(速度上限為2Mbps),有效傳輸距離是藍牙4.2的四倍(理論上300米),數據包容量是藍牙4.2的八倍。支持室內定位導航功能,結合WiFi可以實現精度小於1米的室內定位。同時針對IoT物聯網進行底層優化,力求以更低的功耗和更高的性能為智能家居服務。

那說到這兒可能就有人要問了,藍牙技術誕生這麼久,現在無線技術發展又這麼迅速,怎麼還在用藍牙?

事實上,藍牙確實有兩個不能忽視的對手,那就是Wi-Fi和NFC。

首先來看NFC(近場通信技術),它的特色是連接形式更輕鬆,只要支持NFC的設備輕輕一碰,就可以實現連接,特別適合在短距離實現點對點連接,同時功耗也更低。不過它的不足也在於距離,需要4厘米左右的接觸才能夠實現傳輸,比起藍牙5.0 300米的有效傳輸距離,屬實有點捉襟見肘。目前,NFC通常是扮演一個“橋接者”的角色,Android設備往往利用NFC作為藍牙驗證的方式,讓用戶免去配對的繁瑣,直接通過接觸實現藍牙連接。

顯然,NFC由於自身的距離局限性,無法替代藍牙,而是互補,所以對藍牙實際上是沒有太多威脅的。

再看看Wi-Fi,相比NFC,Wi-Fi沒有距離限制,很多方面與藍牙也十分相似,所以更具威脅性。Wi-Fi直連功能已經被很多設備所應用,如索尼QX系列無線鏡頭、Sonos音箱等,涉及打印、遊戲、視頻、音樂、顯示等多種領域。另外,相比藍牙的24Mbps傳輸率,Wi-Fi最高可以實現250Mbps的速度,並且在未來有望實現每秒2GB的數據傳輸速度,這也是藍牙無法企及的優勢之一。

那為什麼Wi-Fi沒有替代藍牙技術呢?

答案很簡單,Wi-Fi的一個重要問題就是功耗過高,不適合可穿戴、健身等需要低功耗傳輸的設備。但對於家用領域,比如無線音箱、視頻同步傳輸等領域,Wi-Fi顯然更具優勢。類似智能手環這樣的設備,使用藍牙是最為穩妥的方案。

顯然,經歷了20年的發展,藍牙技術已經擁有了很多擁躉,同時技術方面又在不斷進步。廠商們對藍牙技術還是呈樂觀態度,藍牙的低成本、高性能、簡單及普遍性都是成為廠商親睞的部分。

同時,藍牙還有一個值得關注的領域,那就是設備網絡,這主要是基於mesh的網絡技術推進的,可以在很多智能照明、智能樓宇等工業場景中得到廣泛應用,據悉,藍牙技術聯盟還計劃在不久的將來推出mesh操作增強功能,讓mesh更好地應用到多個領域。

屏幕前的你,準備好被藍牙改變生活了嗎?

5G +標誌著亞洲行業的下一個​​大轉變

COVID-19是最近歷史上最大的破壞者之一。隨著世界經濟繼續適應新常態——特別是在數字化方面——一些行業已經成為領導者,而另一些行業仍然相當落後。

已經在很大程度上數字化的行業能夠迅速適應不斷變化的需求和市場狀況。電子商務就是一個例子,隨著更多的消費者和企業上網,電子商務帶來的破壞大多是積極的。相反,製造業和供應鍊等更多的實體行業暴露在更大的風險中,因為許多相關企業只是在危機期間才全面加速了數字化轉型。

我們現在已經到了數字化的臨界點-對於各種類型和行業的企業來說。然而,對於實體行業來說,轉型的需要更加迫切;它們必須在工業4.0上進行更多的大規模和戰略性投資,以幫助它們生存下來,抵禦未來的衝擊。

隨著更廣泛的5G部署即將到來,各行業評估和實施與廣泛的關鍵技術生態系統(統稱為5G+)協同行動的下一代連接的時機已經到來。這將導致工業數字化的下一次大逆轉-這將有助於恢復數字投資與其更廣泛的經濟貢獻之間的平價。

什麼是5G+?

儘管大流行,但5G革命僅稍微減弱。在亞洲,各國政府一直在加倍投資5G,以至於該地區的部署甚至領先於歐洲等其他成熟市場。因此,5G將很快變得更加普及,但尋求實現其全部潛力的實體行業必須迎頭趕上,加快採用,除了擁有基礎的5G網絡之外。

數字化在體育產業中的應用

這就是真正為5G+做好準備所需的條件,公司將不僅擁有任何5G網絡基礎設施,還將實現企業ICT(信息和通信技術)和工業OT(運營技術)的融合。這意味著數字系統和物理系統的進步,然後這兩個系統將相互配合,為組織帶來好處。

然而,有許多元素屬於工業數字和物理系統,找出優先考慮哪種5G+技術解決方案可能是一項艱鉅的任務。

因此,諾基亞貝爾實驗室確定了一套能夠推動行業5G+轉型的技術推動因素:無處不在的5G網絡、邊緣基礎設施和雲平台、增強智能和機器學習系統、專用網絡、高級傳感器和機器人、端到端(E2E)安全以及網絡即服務業務模式。

除了推動因素,5G+還包括受上述技術影響的企業應用、服務和平台。其中包括企業計算平台、通用和垂直特定的應用(包括應用開發和商業智能解決方案),以及受5G+技術影響的專業和託管服務和項目。

這些組成解決方案將幫助各行業的企業在建設基礎設施基礎設施以實現運營數字化時,優化5G+的使用。5G及其相關技術的融合和互動擁有廣泛的應用,並為實現有目的的未來帶來了巨大的希望。

5G+如何通過SPE收益實現戰略彈性

無論是在數字化方面處於領先地位的實體行業,還是仍在追趕的實體行業,現在都有望在未來幾年做出更重大的信息和通信技術投資。但是,為了確保他們能夠以更快的速度和規模獲得最大的利益,他們必須優化他們的5G+技術使用,沿著SPE(安全、生產力和效率)改進的路線數字化地增強自己。

但是5G+SPE的改進意味著什麼呢?讓我們使用增強智能和機器學習(AugI/ML)作為5G+的使能器,並將其應用於這些領域,即在製造環境中。

首先,安全改進可以定義為衡量安全相關事件的減少。例如,使用增強智能和機器學習(AugI/ML)的工廠可以將其與智能視頻傳感相結合,在事故發生之前檢測到事故,從而提高工人和設備的安全性。

與此同時,生產率的提高(SPE整體收益的主要決定因素)意味著同一資產基礎生產的商品或服務數量的增加。利用AugI/ML系統,工廠可以更好地預測特定的市場需求,從而實現預期的運營,同時縮短響應時間,最大限度地提高組織的運營能力。

此外,AugI/ML可以幫助優化產品和/或系統設計,以促進大規模定制和簡化操作流程。

最後,提高效率是指在相同的產出水平下減少資源消耗的能力。例如,由AugI/ML支持的創新感官技術可以在工廠機器故障發生之前檢測到它們。

這有助於將意外中斷降至最低,因為視頻分析可以預先警告可能出現的質量問題,以防止資源浪費,同時實現對工廠運營的實時控制,以確保庫存最小化。

總之,實現SPE效益可以幫助行業以更快的速度和規模以更少的成本做更多的事情。這是因為5G+使能技術可以提供增強的操作靈活性。

它們還可以通過網絡即服務(network-as-a-service)商業模式(即那些可編程的、專門針對5G技術的商業模式)和更好的網絡冗餘來進一步增強,此外,還可以通過數字加速工具來增強商業智能。

我們位於芬蘭奧盧的工廠提供了有關5G+推動因素(如E2E5G網絡和云自動化)如何增強應用、服務和平台的多個使用案例。

我們還在現實世界中引入了5G+,例如在日本,通過在製造設計中心部署工業級專用無線網絡來創新生產流程。

5G+驅動的SPE在實體行業的收益

5G+正在定義行業的新常態

在大流行之後,整個亞洲的信息和通信技術支出,特別是用於更傳統技術的支出下降。然而,對於可以幫助企業更好地駕馭當前危機挑戰的技術,也出現了相反的反應。一旦行業和企業適應了危機,這是意料之中的,導致了目前IT支出的反彈。這一點,以及該地區不斷增加的5G部署,意味著我們已經到達大規模採用5G+的關鍵轉折點。

走向新常態的旅程

我們預計,一旦區域經濟與新常態保持一致,5G+的部署規模將更大,此類技術的普及將穩定ICT投資。這將是亞洲工業的大反轉發生的方式,屆時,它將主要由實體工業主導——由那些既領先又落後於其行業更廣泛數字化轉型的行業主導。

然而,仍有許多工作要做。隨著企業走出新冠肺炎疫情,行業必須盡快在今年開始規劃其在5G+線上的ICT投資。通過採取更積極的立場,行業和企業可以利用最初採用者的浪潮,並通過實現SPE的好處獲得競爭優勢。一旦亞洲繼續大規模採用5G+,這些成果將進一步擴大,從而對更廣泛的經濟和GDP產生更廣泛的影響和貢獻。

三巨頭3nm/2nm“大亂鬥”

導語:實現不同目標有很多選擇,到達同一目標的方法通常也不止一種。

幾家芯片製造商和無晶圓廠設計公司正在芯片工藝製程上互相競爭,開發3nm和2nm的下一個邏輯節點工藝與芯片,但將這些技術投入批量生產既昂貴又困難。

巨頭之間的競爭提出新的問題,這些新節點投入量產究竟需要多長時間,為什麼需要這些新的節點工藝。

遷移到下一個節點確實可以提升性能並減少功耗和麵積(PPA),但這已不再是實現PPA的唯一方法。實際上,縮小特性對PPA的好處可能不如最小化系統間的數據移動多。由於設備是為特定應用而設計的,因此需要考慮的因素有許多,例如不同類型的高級封裝、硬件和軟件更緊密集成以及處理不同數據類型和功能的混合處理元件。

隨著越來越多的設備連接在一起,越來越多可用程序的出現,我們看到數據呈指數級增長,還看到了完全不同的工作負載,隨著數據和不同使用模型的不斷發展,可以預計未來的工作負載會有更多變化。英特爾副總裁設計支持部總經理加里·巴頓(Gary Patton)在SEMI最近召開的先進半導體製造大會的一次主題演講中表示:“這種數據演進正在推動硬件革命,對計算的需要也與以往不同。技術節點向前演進是絕對的,但這還不夠,我們還需要解決系統級的異構集成,工藝技術設計的協同優化、軟硬件之間的優化,更重要地,需要持續推動人工智能和新的計算技術。”

因此,儘管晶體管水平性能仍然是一個重要因素,但在從前沿來看,它只是眾多因素中的一個,不過至少在可預見的未來里,這依然是最大的芯片製造商不願意放棄或讓步的競爭。三星最近披露了關於其即將推出3nm工藝的更多細節,該工藝基於下一代晶體管類型,稱為全柵極(GAA)FET。本月,IBM開發了一種基於GAA-FET的2nm芯片。另外,台積電正在開發3nm和2nm,英特爾也在開發更先進的工藝,所有這些公司都在開發一種稱之為納米片FET的GAA FET,其性能優於當今的FinFET晶體管,但也更難製造、更加昂貴。

圖1:平面晶體管與FinFET以及GAA FET,來源:Lam Research

預計3nm的生產將於2022年中開始,2nm的生產將在2023年或2024年之前完成,因此業界需要為這些技術做好準備。不過目前的情況令人疑惑,關於新節點和新功能的官方公告並不完全像它們看起來的那樣。一方面,行業繼續在不同的節點上使用傳統的編號方案,但術語並沒有真正反映出哪家公司領先,另一方面,芯片製造商在所謂的3nm節點上朝著不同的方向發展,並不是所有3nm技術都一樣。

這樣做的好處是每個新節點都是特定應用。在過去的幾個工藝節點中,晶體管密度提升正在放緩,且性價比在不斷下降,而且很少有公司能夠負擔得起僅基於最新節點的產品設計和製造能力。另一方面,開發這些工藝的成本飛漲,配備先進晶圓廠的成本也在飛速增長。如今,三星和台積電是僅有的兩家能夠製造7nm和5nm芯片的供應商。

此後,晶體管結構開始發生變化。三星和台積電正基於當今的FinFET生產7nm和5nm的芯片,三星將轉向3nm的納米片FET,英特爾也在開發GAA技術,台積電計劃將FinFET擴展到3nm,然後在2024年左右遷移到2nm納米片FET 。

IBM也正在開發使用納米片的芯片,但是該公司已經幾年沒有生產自己的芯片了,目前將其生產外包給三星。

逐漸混淆的工藝節點命名規則

近十年來集成電路行​​業一直試圖跟上摩爾定律,力爭每18到24個月芯片中的晶體管密度翻一番。晶體管就像芯片中的開關一樣,由源極、漏極和柵極組成。在具體功能實現中,電子從源極流向漏極,並由柵極控制。有些芯片在同一個設備中有數十億個晶體管。

儘管非常艱難,芯片製造商還是以18到24個月的周期推出了一種晶體管密度更高的新工藝技術,從而降低每個晶體管的成本。以這種節點節奏,芯片製造商將晶體管的規格擴展了0.7倍,從而使該行業在同等功率的情況下提供40%的性能提升和50%的面積縮減,這個公式催生了快而新且功能更豐富的芯片。

每一個節點都有一個數字標識。幾年前,節點的命名基於一個關鍵晶體管指標,即柵極長度。“例如,基於0.5微米技術節點生產的晶體管,柵極長度就是0.5微米”,Lam Research大學項目負責人Nerissa Draeger解釋說。

隨著時間的推進,柵極長度縮放速度變慢,並在某些時候,它與相應的節點名稱並不匹配。Draeger說:“多年來,技術節點的定義不斷發展,現在被認為更像是一個世代的名字,而不是任何關鍵維度的衡量標準”,Draeger說。

一段時間以來,節點名稱已經成為純粹的營銷名稱。例如,5nm是當今最先進的工藝,但5nm的規格還沒有達成一致,3nm、2nm等也是如此,當供應商對節點使用不同的定義時,就更讓人困惑了。英特爾正以10nm工藝生產芯片,這大致相當於台積電和三星的7nm工藝。

多年來,供應商或多或少地遵循國際半導體技術路線圖(ITRS)定義晶體管微縮規格。2015年,ITRS的工作被叫停,業界只能自己定義規格。取而代之的是,IEEE實施了設備和系統的國際路線圖(IRDS),該路線圖的重點是延續摩爾定律(More Moore)和超越摩爾定律(More Than Moore)。

Draeger說:“不變的是,我們期望節點擴展能夠帶來更好設備性能,更高的電源效率和更少的製造成本。”

這並非易事,多年來,供應商一直使用傳統的平面晶體管來開發芯片,但這一結構在10年前的20nm處就已經觸礁。平面晶體管仍用於28nm / 22nm及以上的芯片製造,但業界需要一種新的解決方案,這也就是為什麼英特爾在2011年推出了22nm的FinFET,晶圓製造廠緊隨其後推出了16nm / 14nm的FinFET。在FinFET中,電流的控制是通過在Fin的三個邊的每個邊上實現一個柵極來完成的。

FinFET使業界能夠繼續進行芯片微縮,但它們也更複雜、功能更小,導致設計成本不斷攀升。根據IBS首席執行官漢德爾·瓊斯(Handel Jones)的說法,設計一款“主流” 7nm芯片的成本為2.17億美元,而設計一款28nm芯片的成本為4000萬美元。在這種情況下,成本是在一項技術投產後的兩年或兩年以上後確定的。 Continue reading

日經:美光營業利潤率超三星,存儲龍頭地位被撼動

昨日,日經亞洲報導稱,美國存儲廠商美光正在挑戰三星電子在半導體存儲行業的地位。美光和三星電子的最新季度財報顯示,在2021年第一季度,三星電子的半導體業務營業利潤率為18%,美光則達到了20%。而且近5年來,三星電子在DRAM和NAND閃存產品的市場份額都有所下降,美光則分別上漲了3%和1%。

日經亞洲評論稱,之所以三星電子的半導體業務利潤率有所下降,除了德州暴風雪等天氣原因外,還可能因為美光在存儲芯片製造工藝上進展迅速,使三星電子半導體存儲部門的競爭力正在下降。

因為存儲芯片業務是三星電子的主要盈利來源,也是半導體業務的重要收入組成。而三星電子在這一領域盈利能力的下降,可能還將影響該公司晶圓代工、顯示器件和智能手機等其他業務。

▲三星電子、SK海力士和美光的季度營業利潤率變化(來源:日經亞洲)

 一、美光聘請日韓工程師,技術實力或可匹敵三星

據悉,美國德州暴風雪已經對部分半導體公司造成了損失。2月中旬,美國德克薩斯州出現暴風雪,導致大規模停電事件發生。這也使三星電子、恩智浦、英飛凌等公司在當地的芯片工廠關閉了一段時間,而沒有工廠在德克薩斯州的美光則躲過了這場災害。

除此之外,日經亞洲認為三星電子存儲業務利潤率下降的原因還離不開其產品競爭力的下滑。

目前三星電子半導體存儲業務營收約為490億美元(約3152億人民幣),佔全球市場的40%左右,仍為全球第一。技術方面,三星電子副總裁Jin-man在4月29日的電話會議上稱,三星電子擁有最高的15nm DRAM佔比,也將在下半年繼續在14nm DRAM上取得領先地位。

但另一方面來看,美光已經開始量產基於1α工藝的DRAM顆粒,是世界上首個量產第四代10nm DRAM的公司;而在NAND閃存方面,美光也率先推出了176層NAND閃存產品,走在了三星電子前面。

在美光2021年第二財季(2020年12月-2021年2月)的財報電話會議上,其首席執行官Sanjay Mehrotra提到,美光的尖端產品會按計劃量產,將成為美光2022年的主打產品。

有業內人士認為,美光在技術上的快速發展是因為得到了很多海外工程師的支持。有消息透露,美光正在從鎧俠(前身為東芝半導體)、SK海力士和三星電子等存儲廠商聘請大量日韓工程師,並在美國和日本的工廠中開發存儲芯片製造工藝。

此外,美光還在2013年收購了日本存儲廠商爾必達。爾必達擁有許多優秀的DRAM工程師,在藉助這些工程師完成工藝研發後,美光已經具備了與三星電子匹敵的技術能力。

二、美光正在蠶食三星存儲市場份額

根據英國諮詢公司Omdia的數據,2020年,三星電子的DRAM市場份額高達41.7%,位於市場第一。SK海力士和美光則分別以29.4%和23.5%的市場份額,佔據第二名和第三名的位置。但今年第一季度,SK海力士的營業利潤率只有16%,在三家公司中排名最後。

三星電子、美光和SK海力士三家廠商一共佔據了94.6%的DRAM市場比例,這使得該市場高度集中,也讓三家公司都獲得了高額利潤。2018年,火熱的DRAM市場讓三星電子、美光和SK海力士都實現了超過50%的營業利潤率。高利潤率背後,是三星電子採用的投資調整戰略。

例如,當市場上DRAM價格開始回落時,三星電子就會調整投資金額,維持供需平衡。因為三星電子壟斷了尖端DRAM產品,並擁有壓倒性的市場份額,所以這種策略有效地維持了DRAM市場的穩定。

▲2020年DRAM市場份額(來源:日經亞洲)

日經亞洲稱,如果美光技術上的改進威脅到三星電子的市場地位,可能會使兩者的競爭更加激烈,或導致DRAM市場發生動盪。

事實上,美光已經開始蠶食三星電子的DRAM市場份額。2016年,三星電子的DRAM市場份額為46.6%,2020年下滑至41.7%;此外,三星電子NAND閃存產品的市場份額也在5年裡從36.1%下降到了34%左右。2016年-2020年,美光DRAM和NAND閃存產品的市場份額則分別上漲了3%和1%,分別為23.5%和11.2%。

對三星電子來說,半導體存儲業務一直是其主要的利潤來源,也經常為其他業務提供資金支持。目前,三星電子為了和台積電在晶圓代工領域展開競爭,正在不斷加大代工業務的投資金額;而其三星電子在顯示屏和智能手機上的研發投入也在持續增加。如果三星電子在存儲領域的盈利能力下降,有可能影響該公司的其他業務。

結語:三星盈利水平仍在平均水準之上,競爭態勢或持續

儘管今年第一季度三星電子的營業利潤率為18%,較往期有所下滑,但是在製造領域,這一比例仍在平均水準之上。另外,三星電子的業務範圍相較美光也更加龐大,具備一定的抗風險能力,兩者的競爭很難短期內分出勝負。

在全球缺芯的當下,三星電子晶圓代工業務的重要性也在不斷提高,未來或可反哺存儲業務。未來三星電子、SK海力士和美光在DRAM市場上三足鼎立的局面仍將持續一段時間。而能夠決定最終勝負的,還將是各類產品的落地體驗和實際性能。

蘋果推殘障輔助功能:眼球追踪、手語翻譯、Apple Watch輔助觸控

近日蘋果宣布將為iPhone、iPad和Apple Watch推出一系列新的輔助功能,這些功能主要是為有視力、聽力、行為和認知障礙的人群設計,它們將在今年晚些時候落地。

“在蘋果,我們一直這麼認為,世界上最好的技術應該致力於滿足每個人的需求。”蘋果公司全球可訪問性政策高級總監薩拉·赫爾林格(Sarah Herrlinger)說,“我們正在努力突破技術邊界,迫不及待地想要將蘋果產品的樂趣分享給更多的人。”

一、可以與其他音頻一同播放的底層背景音

汽車聲、地鐵聲、人群的談論聲,這些聲音常常使人無法保持專注。為了讓用戶更好地保持注意力,或是更好地休息,蘋果推出背景音(Background Sounds)功能。

背景音包括風聲、雨聲、海洋、溪流的聲音,用戶將可以在系統中播放這些舒緩的聲音去掩蓋生活中的噪聲。與用戶在音頻APP運行的白噪聲不同,輔助性功能中的背景音在系統底層運行,它與其他音頻的播放互不衝突。

二、輔助觸控,不用屏幕也能操作Apple Watch

對於行動障礙者,輔助觸控(AssistiveTouch)將幫助他們在不觸摸Apple Watch屏幕的情況下對其進行操控。

Apple Watch內置的運動傳感器、心率傳感器會檢測到用戶肌肉、肌腱上的細微變化。有了這些傳感器,用戶可以通過輕捏或緊握Apple Watch對手錶進行控制。

三、解放雙手,iPad支持眼球追踪

年底更新的iPadOS將支持第三方眼球追踪設備,用戶可以利用視線在屏幕上的停留、移動軌跡來操控設備。

手機是眼球追踪(Eye Tracking)技術最熱門的載體,三星蓋世S3很早就能通過檢測用戶眼睛狀態來控製手機屏幕。蓋世S3用戶只要盯著手機屏幕,即使沒有進行任何操作,屏幕也不會關閉。

後來也有眾多手機廠商推出眼球追踪功能,但大多因為實用價值不高而乏人問津。蘋果將要更新的眼球追踪功能會給用戶帶來什麼樣的體驗?值得期待。

四、SignTime服務提供手語翻譯

SignTime(手勢時間)是蘋果針對有溝通障礙人群推出的功能,這一功能幫助用戶使用手語與蘋果的顧客服務部門進行溝通。

SignTime將首先在美國、英國、法國啟用,後續會推廣到更多的國家。

五、MFi添加助聽器支持

MFi即Made for iPhone,MFi認證是蘋果公司對其配件廠商所生產配件的標識使用許可。蘋果設備將支持新型雙向助聽器,這是MFi項目的重大更新,它將幫助聽力障礙者更好地在電話以及FaceTime中溝通交流。

除此之外語音控制實體按鍵、調節APP文字大小、新的自定義表情符號等功能都在更新之列。

結語:技術創新將極大便利殘障人士

在蘋果公司的產品理念中,無差別地使用電子設備是一種基本人權。目前蘋果公司正在推出愈加豐富的輔助功能,讓更多的人可以方便地使用蘋果產品。

科技的進步讓人們的生活變得更加方便、美好,但很多時候,它並不能讓所有人的生活都變得美好。目前包括蘋果在內的眾多科技公司正致力於開發殘障人士友好型產品,讓更多人能享受到科技的便利。

在建築工地測試區,Waymo無人駕駛汽車“在線叛逃”!自動停車4次,還被路人問候

去年10月,Waymo無人駕駛汽車正式向公眾開放。

出於對相關技術的好奇,不少網友都在第一時間去試乘了這款100%無人駕駛的出租車。

根據一位名叫JJ Ricks的YouTube博主發布的視頻,Waymo無人駕駛出租不僅能準確定位上車點在人群攢動的街道也能無障礙前行,甚至還能像老司機一樣“闖黃燈” 

可以說,Waymo找到了無人駕駛正確的打開方式。

不過最近,JJ Ricks又發布了一段視頻,這次Waymo的表現可以說是有點“翻車”

這次Waymo行駛的區域是在一個建築工地附近,在視頻中,當無人駕駛汽車試圖右轉進入一個多車道道路時,系統檢測到最右邊的道路正在施工,已經關閉禁止通行,於是Waymo就不動了??

而當後台工作人員來電詢問詳細情況,並表示相關駕駛人員正在前往該處時,Waymo突然啟動,轉入右側道路後幾秒內,又停止不動了。

這次它還阻塞了交通,甚至引來了道路工作人員的“問候”。

到底是什麼原因導致Waymo變得如此“叛逆”,幾度試圖逃離駕駛人員的定位與控制?

當無人車“老大哥”Waymo遇上道路突發情況

這次就不賣關子,直接從大家最感興趣的“翻車”說起。

可以看到,現在Waymo停在一個T字路口,根據後方平板顯示,汽車的預計通行路線仍然是右轉進入車道,但此時該最右側的車道已經被封鎖了

可以看到,這時開來一輛車停在了Waymo後方,Ricks還從後方提示司機掉頭。

這時,道路救援小組(roadside assistance team)通過車內的通訊設備聯繫到了Ricks。工作人員表示,相關駕駛員會盡快趕來,並通過人工駕駛將他送往目的地。 Continue reading

全球eSIM消費者市場最新發展動態

#01eSIM消費者終端市場最新資訊

可商用終端數量攀升。截止2020年年底,全球可商用的eSIM消費類設備類型達到了110種,包括智能手機(40%)、智能手錶、電腦和平板電腦。智能手錶引領了第一波eSIM市場發展(2016-2018年),催生了許多進入該市場的OEM,而如今智能手機則佔據了領先地位。

根據Trusted Connectivity Alliance (TCA)發布的最新數據顯示,2020年TCA成員總計報告的eSIM出貨量同比增長了83%。而2019年,該同比增長率僅為50%。此外,TCA報告顯示2020年eSIM配置文件被下載到設備上的次數同比增長超過了300%。

2020年是eSIM智能手機發展的關鍵年份。繼蘋果在2018年推出eSIM手機後,2020年三星、華為陸續推出了eSIM智能手機,這是一個關鍵里程碑,因為這三家公司合計約佔全球一半智能手機的出貨量。目前蘋果推出的eSIM設備類型最多,共計25種,包括手機、智能手錶和平板電腦。

對於其他頭部OEM而言,推出eSIM智能手機只是時間問題。小米和vivo(智能手機出貨量分別排名全球第四和第六)還未推出eSIM手機,其中小米的智能手錶已具備eSIM功能。對這兩家公司而言,推出eSIM智能手機只是時間問題。展望未來,GSMA對全球運營商調查顯示,40%的運營商預計大多數OEM將在2022-2023年過渡到生產僅具備eSIM功能的智能手機(即手機中不再設有實體SIM卡)。

根據GSMA對全球100家運營商的調查顯示,絕大多數運營商認為OEM應將eSIM作為發展重點。此外,eSIM在5G手機製造方面具有優勢,因為5G手機需要更多空間來安裝天線和更大的電池,而eSIM的使用可為手機釋放更多空間。

在eSIM手機價格方面,隨著GSMA針對5G更新了相應的eSIM規範後,eSIM技術被引入到一系列新的5G智能手機中。目前一部eSIM智能手機平均零售價(800歐元)顯著高於智能手機總體的平均價格(350歐元)。但與此同時,零售價具有下降趨勢,蘋果和谷歌已經推出了更便宜的eSIM智能手機(價格低於500歐元),這將有助於eSIM向非高端消費市場及發展中市場拓展。全球約一半運營商表示,售價低於415歐元的5G手機可以大大推動eSIM手機的市場推廣。

#02eSIM消費者市場商用進程

截至2020年年底,全球至少有69個國家推出了面向智能手機的eSIM商用,比2018年增長了三倍。

  1. 美國和加拿大走在eSIM發展前列
  2. 幾乎所有歐洲國家都實現了eSIM商用
  3. 中國和韓國還未推出智能手機的eSIM商用業務。

截至2020年年底,至少有175家運營商在69個國家推出了面向智能手機的eSIM商用。90%的運營商計劃在2025年前商用eSIM,eSIM將有望在2021年和2022年獲得重大突破發展。

eSIM為運營商帶來的潛在益處主要為降低運營成本和創造新收入。

2020年,全球智能手錶消費者達到2億人,比2017年幾乎翻了一番。但eSIM智能手錶只佔整個智能手錶市場的一小部分,主要局限於高端消費領域,其中一個重要原因在於許多智能手錶用戶認為,為智能手錶支付額外訂閱費不能帶來足夠價值。不過,這一情況可能會發生改變,特別是如能建立一個更豐富的服務生態系統,讓eSIM智能手錶的獨立移動連接為客戶帶來更大價值,這方面最具潛力的應用是醫療保健。

eSIM筆記本電腦市場方面,全球大部分電腦供應商,包括聯想、惠普和戴爾,都推出了具有eSIM功能的筆記本電腦。截止2020年年底,市面上有23款eSIM筆記本電腦,幾乎和eSIM智能手錶的種類一樣多(27款)。然而,筆記本電腦激活eSIM的數量一直很低,這與筆記本電腦一般使用WiFi聯網有關。但在疫情結束,商務旅行恢復正常後,eSIM電腦可能會得到消費者更多青睞,因為eSIM可以減少筆記本電腦對WiFi和網絡共享的依賴。

除了智能手機、智能手錶、筆記本電腦和平板電腦,其他消費設備的eSIM發展勢頭相對而言並不強勁。但隨著eSIM生態系統的擴大以及更多消費者使用eSIM設備,這種情況在未來可能會有所改變。

5G FWA就是一個值得關注的用例。截至2020年年底,51家運營商在26個國家推出了商用5G FWA服務。此外,已有17家運營商宣布計劃在2021年或更晚推出5G FWA。5G路由器和CPE既可以使用eSIM,也可以使用傳統SIM,但eSIM則更具優勢,尤其在CPE放置於家庭之外的場景下。

#03eSIM消費者市場未來五年展望

GSMA智庫重點預測: Continue reading

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