導(dǎo)讀

物聯(lián)網(wǎng)（IoT）需要售價不到50美分的芯片才有機會放量？但如何讓搭配新型內(nèi)存、連接性與傳感器的IoT芯片降低成本與功耗，以及擴展所需要的規(guī)模，這仍有待進一步探索。

物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的未來可能取決于售價不到50美分的芯片？

根據(jù)最近在ARM年度科技論壇ARM TechCon一場專題討論上的技術(shù)專家表示，未來的物聯(lián)網(wǎng)芯片需要搭配新型的內(nèi)存、連接性與傳感器等功能，才能擴展至物聯(lián)網(wǎng)所需要的規(guī)模。

然而，實現(xiàn)這一目標的道路仍不明朗。當今的靜態(tài)隨機存取內(nèi)存(SRAM)和閃存(flash)、藍牙接口和傳感器等組件消耗了太多的功率，到了2027年時將無法滿足大量的IoT節(jié)點要求，因此，參與專題討論的技術(shù)專家們分別提出了幾種可能的的替代方案。ARM無線部門軟件總監(jiān)Jason Hillyard說，在理想的情況下，2027年，終端節(jié)點SoC將僅消耗10微瓦(uW/MHz)功率，用無線傳送數(shù)據(jù)時僅耗電1或2毫瓦(mW)。他還提出了‘slideware SoC’新架構(gòu)，采用適于其能量采集電源打造的次閾值電路。ARM資深首席研究工程師Lucian Shifren表示，實現(xiàn)這種裝置的最大問題就在于缺乏適當?shù)膬?nèi)存。

ARM認為，新型內(nèi)存仍無法達到IoT的功耗和成本要求

Shifren說：“內(nèi)存的能量是未來發(fā)展的主要問題。大家都十分看好可變電阻式隨機存取內(nèi)存(ReRAM)和自旋力矩轉(zhuǎn)移磁阻式隨機存取內(nèi)存(STT-MRAM)能取代SRAM和flash，但我認為沒有一個能真正實現(xiàn)……，而且也看不到有任何可行的替代方案”。他指出，STT極其昂貴，而且在寫入時的能耗太高，而ReRAM和相變內(nèi)存替代方案則是使用了相對較高的電壓。ARM技術(shù)官Mike EE Muller在接受《EE Times》的采訪時表示，ARM采用來自學(xué)術(shù)研究的新式內(nèi)存制造測試芯片，然而，他并未透露有關(guān)該測試芯片的任何成果。Muller說：“理想上它是一種非揮發(fā)性、低功耗的設(shè)計，有利于邏輯和內(nèi)存組件…預(yù)計未來將會出現(xiàn)更多的內(nèi)存，但并不至于取代flash?！蓖瑫r，Ambiq Micro技術(shù)官Scott Hanson指出，基于次閾值電路的微控制器(MCU)已經(jīng)達到內(nèi)存極限了。他說：“有一些實際情況是就算想在本地寫入大量資料，目前也還無法實現(xiàn)。”

預(yù)計在2027年，物聯(lián)網(wǎng)芯片必須能徹底在功耗和成本方面寫下新低點

1mW能量采集在無線方面，Hillyard預(yù)計，在2022年以前將會出現(xiàn)一項新標準，最終將能以相當于目前藍牙低功耗(Bluetooth Low Energy；BLE)約十分之一的功率級運作。他解釋說，BLE從40mW功耗開始，即是原始藍牙功耗的十分之一。他問道，“如果我們能再次展現(xiàn)飛躍式進展，讓功率再降低一個數(shù)量級達到1mW甚至更低呢？預(yù)計它將超越CMOS的演進。”ARM無線技術(shù)資深總監(jiān)Frank Martin說，未來將會需要一項新的無線電標準，它可能執(zhí)行于新的頻段——經(jīng)過10年的努力之后。他說，新的規(guī)格必須因應(yīng)能量采集器產(chǎn)生持續(xù)低功率的需要，而不是依靠當今以電池驅(qū)動的無線電，在長時間的睡眠周期之間發(fā)送短波數(shù)據(jù)。Muller說：“很多人都在討論針對物聯(lián)網(wǎng)的新無線電標準，但至今尚未具體成形，主要的問題就是能從何處權(quán)衡折衷。實際上存在大約1-2公尺的鄰近性…但這一領(lǐng)域尚未成為主流，”他指出其他人更著重于較低帶寬。

ARM認為，現(xiàn)在正是導(dǎo)入功耗降至藍牙1/10的新無線技術(shù)時機

同時，Integra Devices技術(shù)官Mark Bachman表示，傳感器方面也開始探索新的材料和設(shè)計技術(shù)，以便能進一步降低功耗、縮小尺寸與增加功能。Bachman說：“大多數(shù)的傳感器并不容易以芯片制造…因而難以整合。我們則采用封裝技術(shù)制造一部分傳感器，使得該封裝成為內(nèi)含芯片的傳感器。”用于監(jiān)控工業(yè)馬達的動作傳感器需要內(nèi)建智能功能，才能在節(jié)點上分析無法實際傳送到云端的大量數(shù)據(jù)。另一方面，Integra也致力于打造傳統(tǒng)的零功率傳感器，其中一些傳感器可經(jīng)由遠程攝影機檢測到顏色變化，從而回報告溫度的改變。Intera目前采用動能(kinetic energy)來開發(fā)傳感器，目前用于采集高達10mW的能量，有些是從水或氣流中采集能量。長期來看，他說：“我們從根本上就需要新的能量采集器，但其價格必須與采用電池相當，而且可持續(xù)更長10倍的使用效能?！?/span>

難道，真的等芯片降價后，物聯(lián)網(wǎng)的春天才會來嗎？