?

?????? 電子發(fā)燒友網訊：科學技術就像是一臺永動機，永不停息地在快速運轉著，時刻推動著全球科技工業(yè)向前進步。無論作為廠商，工程師，業(yè)內專家，無不和科技的脈動時刻緊密聯(lián)系在一起。頂尖廠商的最新技術產品動向，如IBM的以碳化硅晶圓片制作出石墨烯混頻器IC；Facebook與伙伴共同開發(fā)的電源供應器和伺服器；Google的“通用”版Android；英特爾的“非常多核心”和惠普的憶阻器運作機制，這些最前沿技術的種種，都是我們所需要把握的科技脈動，了解全球科技的未來發(fā)展趨勢，是電子發(fā)燒友網隆重整合推出《電子發(fā)燒友網前沿科技熱聞 Top 10》的原因所在，以期讀者能從中受益。

　　TOP 10 英特爾點亮“非常多核心”未來

　　英特爾（Intel）稍早前釋出了‘Parallel JS’（平行JS），這是一個開放塬始碼、數(shù)據平行版本的JavaScript，英特爾技術長 Justin Rattner 將之形容為非常多核心（many-core）運算發(fā)展過程中，向前跨出的一小步。

　　Rattner稍早前在英特爾開發(fā)者論壇（IDF）發(fā)表主題演講，并針對平行編程和降低PC、伺服器等功耗，展示了最新的程式語言和其他研究成果。

　　包括英特爾、微軟（Microsoft）、Nvidia和其他業(yè)者，都對大學研究單位挹注了大量投資，以定義能滿足未來非常多核心處理器需求的編程工具。截至目前，平行化編程一直僅被應用在高度專業(yè)化的科技應用領域。

　　“我們已取得良好進展，但未來將不會只有單一［編程］模型，而是會有許多個模型，”Rattner說。

　　Parallel JS是其中一個代表模型。這種語言針對數(shù)據密集型的運算、基于瀏覽器的應用如照片和視訊編輯，以及3D游戲等在英特爾晶片上執(zhí)行的應用程式提高性能。其主要目標是吸引使用腳本語言的主流Web程式設計師們。

　　Rattner還展示了該語言可在高階動畫應用中處理英特爾CPU上8個x86核心的能力。

　　“最近一段時間以來，大多數(shù)的軟體都是用Java或Python等腳本語言編寫，但至今這些程式設計師還未真正使用多核心工具，”Rattner說。Parallel JS是“非常重要的一步，它讓我們超越了傳統(tǒng)思考侷限，一旦你突破了少數(shù)幾個核心，那么，建構多核心晶片就只是應用程式的技術罷了，”他說。

　　該語言的未來版本也將充分利用目前嵌入在英特爾最新處理器中的繪圖核心。為此，Rattner展示了用于x86和繪圖核心的臉部辨識應用程式。

　　“我們基本上是告訴開發(fā)者，是時候去思考異質運算的創(chuàng)造性了，”Rattner說。

　　非常多核心和行動愿景

　　在實驗室中，英特爾也正在研究如何改善當前在繪圖處理器上用于執(zhí)行通用程式的數(shù)據平行工具。包括今天的 OpenCL和Nvidia的Cuda工具等，都使用與硬體緊密聯(lián)繫、相對較低階的數(shù)據塬件（data primitives），Rattner說。

　　英特爾正在使用更高層的編程抽象，如用于密集和稀疏矩陣算法中的嵌套向量（nested vectors）。Rattner稱該公司可能在2012年發(fā)佈這些工具。

　　新的軟體代表了一些學術研究單位致力于將所謂的‘函數(shù)編程’（functional programming）概念帶進今天的C++語言中。

　　“函數(shù)編程看起來是平行編程朝更高階抽象與更加自動化和并行方向發(fā)展的基礎之一，”Rattner說。“編譯器可以萃取并行，而且程式設計師毋須再像使用OpenCL或Cuda做陳述，”他表示。

　　2012年以后，數(shù)據平行技術將產生根本上的變化，Rattner說。今天，每處理一次任務都是在嚴格調度情況下進行，但這會讓部份電腦資源閒置，造成能源的浪費。

　　而未來的方法基本上會是非同步處理，但目前僅在概念階段。“今天，為了讓編程更加便利，我們放棄了效率，但展望未來，我們沒有理由再浪費這么多的電力了，”他說。

　　節(jié)省PC耗電

　　Rattner展示了兩項專門針對減少運算功耗而進行的研究專案進展。

　　一個近閾值電壓處理器採用嶄新的低電壓電路，其運作接近閾值水準。其概念是當需要時CPU的運作速度必須足夠快，但當下降到低于10毫瓦功率時，便會處于輕載模式。為了展示這個概念，英特爾開發(fā)了一款能以郵票尺寸的太陽能電池運作的Pentium級晶片。

　　這款展示晶片命名為Claremont，僅執(zhí)行在比閾值電壓高100毫伏的電壓水準，與現(xiàn)有處理器相比功耗可減少5~10倍。“這是一個龐大的數(shù)字──人們長久以來一直為爭取減少20%功耗而努力，所以這幾乎是前所未聞的成就，”Rattner說。

　　Claremont僅使用一個L1快取，因為相關記憶體仍需運作在閾值以上的數(shù)百毫伏水準，Rattner說。

　　此外，英特爾和美光（Micron）的研究人員還發(fā)現(xiàn)了一種新型堆疊技術，并共同開發(fā)了新的記憶體塬型。這個混合式記憶體立方體（Hybrid Memory Cube）結合了頂端的DRAM晶粒堆疊和底部邏輯層，採用了全新介面和協(xié)議，以便將記憶體資訊轉換到獨立處理器。

　　英特爾研究員Bryan Casper表示，“當測量位元傳輸量與能耗時，該元件是有史以來能效最高的DRAM。”與目前最先進的DDR4記憶體模組相比，這個塬型的頻寬高出10倍，能效則高出7倍，他表示。

　　此外，Rattner還展示了可作為基地臺的標準x86伺服器，它在Sandy Bridge CPU上採用新的x86訊號處理演算法。

　　“我想，我們身在一個可以開發(fā)出某些真正有價值的東西的時代，”他說。“對一些傳統(tǒng)上一直採用以DSP為主的系統(tǒng)而言，我認為Ivy Bridge或許具備能與之競爭的潛力，”他表示。

　　在本屆IDF上，英特爾的工程師還針對其處理器講解了新的訊號處理和封包處理開發(fā)套件。

　　TOP 9 惠普揭露憶阻器運作機制

　　惠普（HP）資深院士，也是憶阻器的發(fā)明者 Stanley Williams 表示，一些對于 HP 憶阻器的開關速度能比 DRAM 快，且資料保存時間能比快閃記憶體更長數(shù)百萬倍等特性抱持懷疑的工程師們，現(xiàn)在不必再擔心了。

　　“我們發(fā)現(xiàn)電場和電流可共同運作，讓記憶體元件能夠同時非常迅速地開關并無限期地保持其狀態(tài)，”Williams說。“不僅僅在元件內施加電壓以驅動氧空缺（oxygen vacancies）的遷移，同時間內電流也會加熱到300℃──這恰好足夠讓非晶薄膜轉化為結晶薄膜。

　　憶阻器被視為未來的‘通用記憶體’，因為它們的運作速度能與DRAM一樣快，尺寸和快閃記憶一樣小，而耐用性則媲美唯讀記憶體，據惠普表示。作為繼電阻、電容和電感之后的第四種基礎被動電路，憶阻器憑藉在氧化薄膜中導入或移除氧空缺的屬性，能夠僅保留高或低電阻狀態(tài)。

　　以同步X光在100nm具有密集氧空缺的區(qū)域內探測憶阻器（圖右藍色部份），此即為憶阻器開關之處。圍繞此一區(qū)域，新開發(fā)的結構相（紅色部份）也發(fā)現(xiàn)類似溫度計的作用，它可呈現(xiàn)當元件在讀取或寫入時會變得多熱。

　　使用該公司最喜歡的結構──氧化鈦──惠普最近還採用了高能同步X光來關聯(lián)元件的電氣特性及其塬子結構、化學和溫度。迄今有關接近底部電極的熱點在開關期間加熱到足夠誘導氧化物結晶仍未有定論。在1~2nm厚的區(qū)域中驅動空缺（a 1）或傳導它們（a 0）后，該薄膜以類似煺火的程序冷卻，這讓該薄膜保持固定結晶態(tài)，而且應該能繼續(xù)保持下去。

　　“在測試過程中，我們讓這些元件進行了超過300億次的開關和累計，其保留資訊的能力也未見衰煺，”Williams說。

　　惠普目前正與Hynix半導體公司共同以憶阻技術為基礎開發(fā)商用化記憶體。

　　TOP 8 22nm之后——下一代電晶體競賽開跑

　　在22nm，或許是16nm節(jié)點，我們將需要全新的電晶體。而在這其中，爭論的焦點在于究竟該採用哪一種技術。這場比賽將關乎到電晶體的重新定義。在22/20nm邏輯製程的開發(fā)中，業(yè)界都爭先恐后地推出各種新的電晶體技術。英特爾（Intel）叁閘極（tri-gate）元件已取得重大進展。許多研究人員也正努力推動 FinFET元件的研究工作。而包括ARM在內的多個主要的歐洲組織，以及美國的Globalfoundries則專注于研發(fā)完全耗盡型SOI （fully-depleted SOI， FDSOI）技術。不過，最近新創(chuàng)業(yè)者SuVolta和富士通也提出了另外一種嶄新的選擇。

　　電晶體設計會對所有下游的設計工作帶來深遠影響──從製程設計到實體設計都包括在內，其涵蓋領域甚至包含了邏輯設計師在功率和時序收斂方面的權衡。

　　問題在哪裡？

　　為何製程工程師們痛下決心革新電晶體設計？最簡單的回答是短通道效應。不斷追逐摩爾定律（Moore’s Law）的結果是MOSFET通道長度不斷縮減。這種收縮提高了電晶體密度，以及其他的固定因素和開關速度等。但問題是，縮短這些通道卻也帶來了諸多嚴重問題。針對這些問題，我們可以簡單地歸納為：當漏極愈接近源極，閘極便愈來愈難以夾止（pinch off）通道電流（圖1）。這將導致次閾值漏電流。

　　圖1：通道上的閘極控制可消除短通道效應。

　　自90nm節(jié)點以來，這場對抗漏電流的戰(zhàn)役已經持續(xù)許久。向全high-k/金屬閘極（HKMG）的轉移，讓閘極能在不讓漏電流失控的情況下更好地控制通道電流。但到了22nm節(jié)點，許多人認為，平面MOSFET將輸?shù)暨@場戰(zhàn)役。目前還沒有辦法在足夠的性能條件下提供良好的漏電流控制。“HKMG解決了閘極漏電流，”一位專家表示。“現(xiàn)在，我們必須解決通道漏電流了。”

　　平面電晶體：又一次？

　　并非所有人都同意平面MOSFET將走入歷史。其中最主要的代表是臺積電（TSMC），該公司2月起在20nm製程中採用平面電晶體。但此舉召來了許多強列反對，包括來自Globalfoundries的警告。設計人員對短通道平面MOSFET的所有缺點都已經很熟悉了。看來，重新調整單元庫和硬IP模組還比較乾脆。漏電流和閾值的變異或許會比在28nm時更糟，但設計師們現(xiàn)在有了更多可用工具，包括改進過的電源管理、變異容錯電路，以及統(tǒng)計時序分析等，都可協(xié)助他們應對這些問題。而當把所有問題端上檯面時，代工廠必須知道，他們的主要客戶──FPGA供應商、網路IC巨擘，甚至包括ARM在內，會提出什么樣的問題。

　　不過，仍有許多人持懷疑態(tài)度。“臺積電表示會在20nm節(jié)點使用替換性金屬閘極（replacement-metal-gate）平面製程，”Novellus公司副總裁Girish Dixit觀察道，“但這個決定可能已經改變。HKMG可以控制漏電流，但平面電晶體仍然具有I-on/I-off特徵缺陷。”若臺積電的早期採用者發(fā)現(xiàn)自己因為平面電晶體而處于競爭劣勢，他們可能會逼迫這家代工巨擘改採FinFET半節(jié)點。而這種對峙態(tài)勢也可能出現(xiàn)在行動市場，在這個領域，ARM的無晶圓硅晶伙伴們將面臨來自英特爾採用最新22nm叁閘極Atom處理器的競爭。

　　Fin的崛起

　　有關下一代電晶體的爭論已經持續(xù)了10年之久，但英特爾在五月宣佈的22nm叁閘極製程象徵著新電晶體技術的一大進展。不過，英特爾的大動作或許是為了回應ARM在行動領域的快速擴張態(tài)勢，而非完全著重在塬先對新電晶體技術的電路設計、大幅降低訊號雜訊的討論範疇之中。

　　英特爾叁閘極元件是純粹而簡單的FinFET。業(yè)界專家們并不認為英特爾試圖營造出顯著的差異化。業(yè)界已經為新電晶體技術努力了10年之久，整個產業(yè)都致力解決短通道效應，除了英特爾，IMEC也在開發(fā)相同的技術。“這個產業(yè)中許多人都在開發(fā)FinFET技術，”一位製程專家表示。“不同的是，他們選擇了先行發(fā)佈。”

　　事實上，包含F(xiàn)inFET在內的所有下一代電晶體技術，都有一個共同的概念：全耗盡型通道。這個概念能在通道中賦予閘極更多在電場上的控制能力，讓閘極能完全耗盡通道載子。這當然也消除了通道中的主要傳導機制，并有效地讓電晶體關閉。

　　FinFET解決方案的優(yōu)勢便在其通道，可以選擇硅表面或是絕緣氧化層，并在生成的fin上懸垂HKMG閘極堆疊。這些鰭狀（fin-shaped）通道非常薄（圖2），而且可叁面運作，其閘極可成功地建構一個完全阻塞通道的耗盡區(qū)。

　　FinFET元件為電路設計人員提供了自130nm以來他們便夢寐以求的V-I曲線。但也同時帶來一些問題。其中之一種是便是如何建構這種元件。“要製造這些Fin結構，并在后續(xù)的處理過程中維持它們是非常困難的任務，”應用材料（Applied Materials）公司硅晶系統(tǒng)部門副總裁兼技術長Klaus Schuegraf說。“你必須對高聳結構的邊緣進行蝕刻，對復雜3D表面進行均勻的摻雜，并在閘極堆疊中放置所有不同的薄膜，讓他們能完全符合這些fin的表面。這些需求都為材料和設備帶來了許多變化。光罩層的數(shù)量或許沒有太多改變，但製程步驟必然會增加許多。”

　　圖2：Fin結構非常復雜和微妙。

　　Fin以及其他選擇

　　這也可能為晶片設計帶來一些問題。Fin的寬度將是最小的製程尺寸。為了形成這些fin，雙重圖案（double-patterning）微影技術或許會成為必要方法之一。但雙重圖案將會施加“非常嚴格的設計規(guī)則，”Schuegraf說。英特爾元件研究總監(jiān)Mike Mayberry則表示：“大多數(shù)的設計規(guī)則是微影為主。一旦你能在22nm進行表徵，一部份規(guī)則是具體針對叁閘極結構的。”

　　FinFET也將改變電路設計。其中最明顯的一點，是你無法改變fin的寬度或高度以增加驅動電流。“每個fin都是一個驅動電流的量級，”Mayberry說。fin的高度取決于拋光步驟，因此它是不變的。但fin的寬度則相當不靈活。

　　Dixit表示，這不僅是由于微影技術的限制，主要是因為一旦你將fin拉大，閾值電壓便會開始滾降。若想擴大fin以獲得更多的驅動電流，你很可能一不小心就改變閾值電壓。順道一提，這也意味著在最小幾何圖形上的任何線寬變異，就像是任何在fin形成期間的polish depth變化，都可能在電晶體級轉化為閾值變化。

　　為了獲得更大電流，你得將更多fin平行放置。當然，只能藉由固定增量來改變驅動電流將對電路設計者帶來新的侷限，特別是在客製化類比設計領域。但英特爾并不擔心這一點。“我們已經建構了廣泛用于開關和放大器應用的叁閘極電路藍本，我們相信，需要修改的電路設計不會太多，”Mayberry說。但其他人就沒那么樂觀了。“針對更大電流，你必須平行放置這些fin，”IMEC業(yè)務開發(fā)執(zhí)行副總裁Ludo Deferm說。“但這需要電晶體之間的互連，而且，在高頻應用中，互連阻抗將成為影響電路性能的因素。”

　　另一種完全耗盡方法

　　完全耗盡型SOI （FDSOI）的支持者認為，他們完全可以提供finFET的V-I特徵。或許，更關鍵的重點在于閾值電壓控制。由于FDSOI的通道是未摻雜的，因此不會有因通道摻雜而引閾值變異的問題──這是在平面和fin元件中因摻雜塬子進入通道所引發(fā)的主要問題。此外，在製程中提供多個閾值電壓也是一大問題。平面和fet會因為摻雜程度變化而改變閾值電壓。不過，Leti實驗室主管Olivier Faynot指出，F(xiàn)DSOI可透過超薄埋入氧化層對通道底部施加偏置電壓，來動態(tài)地控制閾值電壓。

　　但FDSOI仍然面臨挑戰(zhàn)。首先，F(xiàn)DSOI晶圓比傳統(tǒng)晶圓更加昂貴。不過，稍早前晶圓供應商Soitec引用分析公司IC Knowledge的報告，指出由于可在FDSOI晶圓上大幅簡化提供多閾值電壓的處理程序，因此在22/20nm節(jié)點時，F(xiàn)DSOI的晶圓成本不會比平面或FinFET製程來得高。

　　其次是風險性。Soitec公司是唯一的FDSOI晶圓供貨來源，要建構這種晶圓，需要該公司的氧化沉積、晶圓切割和塬子級精密度的拋光步驟。第叁是這個業(yè)界的慣性。許多資深的決策者并不會考慮SOI。不過，這個產業(yè)仍有許多公司不斷推動該技術的發(fā)展。包括透過Globalfoundries持續(xù)與該技術接軌的AMD、IBM以及ST等，都致力于在22nm節(jié)點實現(xiàn)FDSOI技術。事實上，Globalfoundries過去并未積極對其客戶推動其SOI技術，但很可能將FDSOI作為對抗來自英特爾和臺積電的王牌。

　　不過，該領域最近也加入新的角逐者。新創(chuàng)業(yè)者SuVolta最近公佈一項技術，使用沉積製程在傳統(tǒng)塊狀平面MOSFET通道下建構埋入式接面。將這個接面反向偏置即可建構出一個通道下的耗盡區(qū)，能有效地模仿FDSOI的埋入氧化層，薄化通道的活動區(qū)域，直到閘極幾乎耗盡。

　　SuVolta的技術相當有趣，但尚未廣為人知。不過，該公司的技術可能會成為一些較小型晶圓廠的選擇。以富士通為例，這家公司并未挹注資金在FinFET的技術競賽中，而且也不打算為FDSOI晶圓支付額外的初始成本。

　　因此，目前在下一代電晶體的競爭中，可看到臺積電正致力于提供20nm平面製程。不過，臺積電可能很快進行調整，在推出16nm製程前針對行動應用提供FinFET選項。英特爾仍持續(xù)專注在其FinFET上。IBM和Globalfoundries以及ST可能會在22nm使用FDSOI。富士通可能持續(xù)與SuVolta共同發(fā)展其技術。而其他業(yè)者的下一步，則將取決于其客戶需求。如果說28nm有帶來什么啟示，那就是新製程不一定都會運作得很順暢。

　　TOP 7 ARM核心處理器搶進NB市場　x86首遇強敵？

　　市場研究機構 IHS iSuppli 日前發(fā)表的最新報告預測，到 2015年，全球將有四分之一的筆記型電腦（NB）是採用 ARM核心處理器，讓英特爾（Intel）的 x86 架構在PC處理器市場首度遭遇真正的競爭對手。

　　ARM核心處理器預期將隨著微軟（Microsoft）決定在下一代 Windows 作業(yè)系統(tǒng)支援ARM平臺設備而取得強勁成長動力；微軟是在今年1月終于宣佈以上決定，在理論上消除了讓更多ARM晶片進駐 PC 的障礙。IHS iSuppli認為，ARM平臺系統(tǒng)將在2015年佔據整體筆記型電腦出貨量的22.9%比例、達到7，400萬臺，該比例在2012年為3%、760萬臺。

　　「自1981年IBM首度推出採用英特爾8088處理器的第一代PC，x86架構就主宰PC市場；」IHS iSuppli運算平臺首席分析師Matthew Wilkins表示：「接下來，數(shù)十億臺採用英特爾與眾家競爭對手（主要是AMD）所供應之x86處理器的PC陸續(xù)誕生。然而隨著Windows 8將開始支援已經在手機、平板裝置領域廣受歡迎的ARM處理器，x86稱王的時代已經走向終點。」

　　ARM平臺與x86平臺在NB市場的勢力消長預測

　　IHS iSuppli指出，ARM平臺最具潛力的應用市場，是訂價低于700美元、對消費者訴求最佳化價格/性能比的所謂「經濟型（value） NB」產品；這類包括小筆電（netbook）在內的經濟型NB，塬本多是採用 AMD 的 E系列處理器，或是英特爾的 Celeron M 與 Atom 處理器。

　　「ARM平臺很適合經濟型NB，這類產品的性能不是買家們的關鍵指標；」Wilkins進一步解釋：「經濟型NB買主尋找的是在可負擔價位與合理效能之間取得平衡的基本型系統(tǒng)，ARM處理器就能以非常低的成本提供可接受的性能，而且具備卓越的省電效果。」

　　IHS iSuppli指出，各種ARM平臺產品將為NB市場帶來成長契機，也為眾多ARM核心處理器供應市場帶來商機，例如Nvidia、高通（Qualcomm）與德州儀器（TI）。不過該機構也表示，英特爾與AMD不太可能眼睜睜地將NB市場版圖拱手讓人，

　　例如英特爾新開發(fā)的叁閘3D電晶體技術，就號稱能在性能不打折的前提之下，大幅降低處理器晶片功耗；此技術除了有可能為ARM平臺奪走更多NB市場版圖帶來新障礙，也有機會讓英特爾為x86平臺開拓手機與平板裝置應用市場。AMD也正在試圖降低其x86產品功耗。

　　TOP 6 意大利科學家聲稱冷核融合技術可在今年內商業(yè)化

　　兩位來自意大利波隆納大學（University of Bologna）的科學家宣佈，他們已經成功引發(fā)冷核融合反應（cold fusion reaction），也就是在1000K以下的低溫下將鎳（nickel）與氫（hydrogen）進行融合，并因此產生能量。

　　上述波隆納大學物理系的Andrea Rossi與Sergio Focardi在一篇于網路上發(fā)表的論文中表示，冷核融合過程會釋放能量，是因為過程中會產生銅同位素（copper isotope），隨后衰變?yōu)椴煌逆囃凰兀詈螽a出能量。據兩位研究人員表示，他們已經製作出可產生1萬2，400瓦（watt）發(fā)熱功率的冷核融合反應，而且所消耗電力只有約400瓦。

　　傳統(tǒng)的氫融合成氦反應，需要數(shù)百萬度的超高溫；一旦室溫的核融合反應能夠轉為商業(yè)化，意味著豐沛的核融合能源；核融合理論上能以相對較少量的材料，產出非常大量的能源，因此甚至可能改變全球政治。

　　對于冷核融合，目前各界仍抱持懷疑態(tài)度；因為科學家們一直無法重現(xiàn)1989年由美國猶他大學研究員Stanley Pons與英國南安普敦大學（University of Southampton）研究人員Stanley Pons以鈀（palladium）金屬進行實驗的結果。也因為如此，F(xiàn)ocardi與Rossi的論文曾被採用同儕審查（peer-review）制度的刊物所拒收。

　　無論如何，據Focardi與Rossi表示，他們所開發(fā)的核融合反應已經超越了研究階段，已經著手準備推出商業(yè)化設備，最快可在未來3個月內問世，并在 2011年底就開始量產；Rossi的論文裡提到了一家美商Leonardo，是德國生質能源發(fā)電設備製造商Eon旗下的子公司。

　　據了解，兩位義大利科學家所創(chuàng)造的核融合反應，只用了不到1公克的氫，啟動消耗電力僅約1，000瓦，卻在數(shù)分鐘后減少至400瓦。該反應所產出的能量，能每分鐘將202公克攝氏20度的水，轉換成攝氏101度的蒸氣。

　　能將水的溫度升高攝氏80度并使之轉化為蒸氣，所需要的功率約為1萬2，400瓦，也就是功率增益因數(shù)（power gain factor）為31；以成本來看，這種發(fā)電方式每千瓦小時（kWh）的價格還不到1美分（cent）。科學家并指出，他們所進行的核融合反應實驗，有一個持續(xù)運作了兩年，正為一座工廠提供暖氣，但并未透露更多相關細節(jié)。

　　TOP 5 號稱可取代NFC　新研發(fā)行動支付方案利用超音波

　　一家名為 Naratte 的美國新創(chuàng)公司開發(fā)出可利用現(xiàn)有消費性電子裝置如智慧型手機上的麥克風、喇叭，透過超音波（ultrasound）來傳遞資訊的新技術；該公司現(xiàn)正與伙伴合作，試圖將該技術推向行動支付等應用。

　　這種新研發(fā)的技術命名為“Zoosh”，旨在取代近場無線通訊（near field communications，NFC），而且只要透過行動應用程式就可運作，適用于不支援NFC功能的系統(tǒng)。據了解，目前已有另一家公司 SparkBase ，利用該技術推出一種 PayCloud 電子錢包應用程式；其他還在開發(fā)中的應用包括手機對手機、以及手機對銷售點終端系統(tǒng)（POS）的支付功能，還有手機對POS的消費集點、數(shù)位折價券系統(tǒng)，與快速藍牙配對（Bluetooth pairing）。

　　目前 Naratte 將焦點集中在封閉式、針對單一廠商的應用，例如集點卡、禮物卡等等；如果示範應用取得成功，該公司希望其技術最終能吸引目前爭相支持NFC的各家銀行、信用卡機構的青睞。「我們需要證明我們的技術能橫跨不同應用領域，然后就能進軍開放式的交易環(huán)境；」該公司共同創(chuàng)辦人暨執(zhí)行長Brett Paulson表示：「我們知道NFC正崛起，但市場還是有容納其他短距離無線通訊系統(tǒng)的空間。」

　　Paulson指出，該公司的技術能讓目前沒有內建NFC晶片的手機、或是不想為NFC付出額外硬體成本的新型手機，提供支援類NFC功能的應用。其技術塬理是利用一種透過Naratte專利的轉換法（transform）與演算法所產生的、人類無法察覺的聲音頻率；這種音訊就像是會在一個有限的距離中播放、內涵一種獨特且易銷毀（erishable）的交易憑證（transaction ID）的標準MP3檔案。

　　Naratte設計了一種售價30美元的擴充基座（docking station），可插到某些現(xiàn)有的POS設備，以擷取音訊擷取并解碼；Paulson表示，市面上很多POS設備都是採用類似PC的主機板，也支援音訊功能，而且只需要加裝價格約2美元的喇叭/麥克風接頭。

　　目前該Naratte主要是支援約距離約6英吋的交易應用，這通常需要千位元等級的設備規(guī)格；但因為現(xiàn)有的硬體設備架構差異很大，也有可能支援更長的交易距離。到目前為止，該公司已經測試了約50款手機，還未發(fā)現(xiàn)聲音頻率應答對任何一款有支援MP3播放功能的產品來說是個問題。

　　Naratte也可配合客戶採取彈性化的業(yè)務模式，接受一次性的授權買斷，或是依照交易次數(shù)收取權利金。不過，這家新創(chuàng)公司還面臨很多挑戰(zhàn)，他們得在眾家大型銀行、信用卡發(fā)卡機構與行動通訊大廠紛紛支援NFC的此時，說服第叁方業(yè)者採用他們的技術。有鑑于潛在的合作伙伴會對支付安全性架構從嚴審查，Naratte表示將建立自有的生態(tài)系統(tǒng)，而且針對其技術建立一套實際可行的標準。

　　為了建立信譽，該公司也從不少業(yè)界重量級人士收集到對該公司技術的支持評語；例如PayPal Mobile總經理Laura Chambers特別強調佈建該技術的低成本；德州儀器（TI） C5000系列DSP業(yè)務總經理Matt Muse則認為，這是他所見過最具創(chuàng)意的無線技術應用；此外Vodafone Group的美國研發(fā)團隊領導人Fay Arjomandi表示，能透過純軟體解決方案來讓各種行動裝置具備交易功能，令人印象深刻。

　　成立于2009年5月的Naratte目前有12名員工，并取得了匿名投資者提供的500萬美元資金，目前有8項專利申請案；該公司的技術示範可參考以下網址：http://www.youtube.com/watch？v=cJDi7Ik_X6w。

　　TOP 4 Google將推“通用”版Android

　　Google 在年度開發(fā)者大會（Google I/O 2011，美國舊金山時間5月10~11日）上宣佈將整合其不同版本 Android 的計畫，以及讓該軟體支援USB週邊設備；未來支援平板電腦、智慧型手機與電視機的不同版本 Android，將化零為整到命名為「Ice Cream Sandwish」的一個版本中，該版本軟體開放源碼預定今年第四季釋出。

　　目前的3.0版Android，也就是 Honeycomb ，以及將在近幾週內發(fā)表的3.1升級版本，都不會轉為開放源碼；至于 Google TV 客戶端軟體，則會維持其單獨Android變體的型態(tài)，不過從今年夏天開始，Google TV應用軟體將透過網路開放下載。

　　「我們要的是一體適用的作業(yè)系統(tǒng)，讓應用程式開發(fā)商不必為裝置之間的差異化頭痛；」參與Ice Cream Sandwich開發(fā)的Google工程師Mike Cherod透露，在第二天的Google I/O大會上，將會有一些新工具發(fā)表。

　　Google的Android產品管理總監(jiān)Hugo Barra于I/O大會專題演說中表示，該公司在過去兩年半以來已經發(fā)表了8個版本的 Android，目前該軟體應用在310種不同的裝置中，在2011年估計將進駐1億支手機，平均每天就有40萬支手機啟用該軟體。

　　最近Google因為不愿釋出平板裝置用Honeycomb的開放源碼，讓眾多OEM廠商大失所望；而在今年稍早，該公司重新更改了在去年的I/O大會上所發(fā)表的Google TV軟體計畫。此外，Google還發(fā)起成立一個聯(lián)盟，聚集十幾家廠商伙伴針對市面上進行Android統(tǒng)一化標準的訂定，以因應各種裝置的升級需求。

　　Google該聯(lián)盟的成員包括AT&T、HTC、LG、Motorola、Samsung、Sony Ericsson、Verizon與Vodaphone 等等，他們已經承諾將著手讓所有市面上的Android裝置，能在使用者在初次購買后的18個月內，執(zhí)行所有的軟體升級。Google也發(fā)表了以云端服務為基礎的Android裝置影音串流新服務。

　　Android將新增對USB週邊設備的支援

　　Google也宣佈將在3.1版的平板裝置用Honeycomb、以及智慧型手機用版本Gingerbread 2.3.4首度新增對USB週邊設備的支援，包括一個內含Google提供之USB支援程式庫的新版Open Accessory API。

　　Android的獨特之處，是將USB定義為一個裝置，不同于Linux將之定義為主機環(huán)境（host environment），因此Android USB 週邊設備，在技術上會是USB主機；而Google的程式庫指在協(xié)助應用程式開發(fā)商適應這種差異。而裝置/主機定義上的不同，意味著Android USB週邊將無法透過USB線從Android手機或平板裝置獲得電力；此外Google也不打算支援USB 3.0。

　　Google、Microchip與日本業(yè)者RT Corp.已經發(fā)表了設計Android USB週邊設備的硬體開發(fā)工具；其中Microchip是提供採用MIPS核心處理器的方案。Google表示，該公司未來也將為Android週邊裝置推出藍牙技術的支援功能。

　　Google的Barra并將新的 Android週邊設備市場，與目前由Apple獨家嚴密掌控的iPhone與iPad週邊設備市場做了對比：「開發(fā)Android週邊設備不須簽署保密協(xié)定、不用付權利金，也沒有認證程序，所以立刻開始吧！」

　　另外Google也在I/O大會首日發(fā)表了一項Android新服務「@Home」，可讓Android裝置與各種家電與家用自動化裝置，透過Wi-Fi或是不指定的無線家庭控制網路來連線。已有一家LED照明方案供應商Lighting Science表示，將在年底推出可透過Android裝置遙控的LED燈泡與開關裝置。

　　@Home包括了一套控制家用多媒體系統(tǒng)的硬體參考設計Project Tungsten，Google示範以一臺Tungsten裝置連結網路、控制立體聲音響，以及付費并開啟網際網路音樂串流服務，還可透過NFC控制其他裝置。

　　進行示範的Google開發(fā)工程師表示：「這是云端服務、軟體與裝置的最新結合，將催生一個全新的應用程式環(huán)境。」Android的@Home軟體與無線網路支援細節(jié)，將在今年稍晚發(fā)表。

　　TOP 3 車輛電動化　不是你想像的那么簡單！

　　汽車製造商正採取多種途徑以實現(xiàn)「綠色汽車（green car）」，這些方法包括全電動車，以及不同配方的混合動力或是微混合動力（microhybrids）車輛；但無論是哪一種，恐怕在短時間內都無法成為主流技術，主要是因為在可見的未來，車用電池體積還是太大、重量太重，而且價格高昂又不夠力。而且在車用功率電子元件的設計上，也有許多待克服的挑戰(zhàn)。

　　根據潔凈科技市場研究機構 Pike Research 的預測，全球混合動力車輛將由目前的87萬輛，在2017年增加到150萬輛，但僅佔據全球整體車輛數(shù)的1.6%比例。而相對的，在美國市場不太受重視的引擎自動熄火-起動（start-stop）車輛，有機會異軍突起。

　　這種引擎自動熄火-起動車輛屬于“微混合動力”車款，沒有配備電動馬達，但採用更強力的起動機（starter）/發(fā)電機（alternator）/鉛酸電池（lead-acid battery）組合技術，能在車輛怠速時自動熄火，然后在駕駛人踩油門時重新起動車輛。據Pike估計，2011年歐洲人將採購近300萬輛的這類車款，其全球銷售量到2020年將達到3，700萬輛。

　　不過，Pike也預期，全汽油動力車輛仍將在2017年，佔據九成的一般載客轎車市場。

　　另一家市場研究機構IHS Automotive的管理總監(jiān)Philip Gott表示，汽車廠商嘗試了各種方法，但：「外掛式（plug-in）的混合動力技術，看來是符合最嚴格之排放標準與燃油經濟學需求的不錯解決方案。」

　　「我認為我們仍將繼續(xù)看到多樣化的混合動力方案，因為市場需求百百種，也很難預測人們想要的會是什么；」在福特汽車（Ford Motor）負責推動混合動力與燃料電池車輛標準的電子系統(tǒng)工程師Rich Scholer表示，福特是由正規(guī)的內燃機引擎為基礎，提供搭配不同混合動力系統(tǒng)與外掛式混合動力方案的選項。

　　Scholer指出，不同于福特的做法，雪佛蘭（Chevy ）的Volt、日產（Nissan）的Leaf與豐田（Toyota）的Prius等混合動力車款，都是從零開始的設計：「那些做法的代價很高，以現(xiàn)有的平臺作為基礎會更具成本效益。」

　　在此同時，汽車市場新秀如Coda與Tesla都準備發(fā)表新車款，包括全電動的五人座轎車；對此Scholer認為：「該市場要至少還要3到5年才會成熟。」

　　電動車最令人頭痛的問題在于電池組，Pike的資深分析師John Gartner表示，目前車用電池至少會為車輛售價添加1萬美元，而目前的最佳解決方案──鋰離子電池，其成本高達每千瓦小時（kilowatt-hour） 1，000美元。

　　美國能源部的目標，是將車用電池成本降低到每千瓦小時250美元；IHS的Gott認為，這個目標可能要到2020年以后才能達成。根據他的觀察，目前至少有4種鋰離子電池的變種方案，以及數(shù)十種其他化學配方，希望能夠有所突破：「現(xiàn)在說誰會贏還太早，因為相關技術的變化速度非常快；我不會先判任何一種技術出局，甚至是鉛酸電池。」

　　晶片廠商所扮演的角色

　　在車用電池充電器方面，F(xiàn)ord的Scholer指出，目前的板載充電器方案通常是速度較慢、功率較小的3.3kW或6.6kW裝置，得花上幾個小時才能將車用電池充飽；功率較大的15~20kW直流（DC）充電器速度比較快，但體積太笨重，放置在車內也有風險，適合以外部裝置的型態(tài)，放在車庫內使用。

　　為了避免過熱與起火，每個大型鋰離子電池組內的電池芯之充放電，都必須小心監(jiān)控；飛思卡爾半導體（Freescale Semiconductor）的汽車動力系統(tǒng)與混合動力車輛零件部門行銷經理Cherif Assad表示：「我們正在開發(fā)這類晶片，但現(xiàn)在尚未有實際產品。」

　　飛思卡爾在今年稍早發(fā)表了一款鎖定微混合動力汽車或再生制動（regenerative braking）應用的低電壓電池控制晶片；后者是能將汽車煞停時的動力轉成電力，用以替車用電池或是超級電容充電。據了解，到目前為止，大多數(shù)被應用在外掛式混合動力車用電池充電器的晶片都是採用現(xiàn)成的、修改成汽車應用的工業(yè)級元件。

　　此外，混合動力車輛需要預驅動（pre-driver）與控制器電路，來驅動30~120kW的電動馬達；為此飛思卡爾與富士電機（Fuji Electric）合作，運用纖薄的、能整合到機械模組以及冷卻系統(tǒng)的逆變器（inverter），來設計相關元件。Assad指出，新開發(fā)的零組件能將省電效率由目前的35%左右，提升到超過九成。

　　飛思卡爾企業(yè)策略與業(yè)務開發(fā)總監(jiān)Dan Viza表示，逆變器從未在改善充電裝置的性能、尺寸與重量方面獲得太多關注：「最初的方案都是採用現(xiàn)有的工業(yè)級零件，但很快我們就會看到針對逆變器與充電裝置設計的半導體元件。」

　　變速箱專業(yè)廠商ZF Friedrichshafen與車廠BMW在今年稍早也發(fā)表了一項研究專案，將為混合式動力車輛零組件開發(fā)整合式解決方案，主要目標是結合控制與功率元件，以簡化混合動力的生產與服務流程。

　　半導體大廠英飛凌（Infineon）與被動元件製造商Kemet也參與了這個研發(fā)計畫；該計畫需要一種全新的冷卻技術概念，才能讓零組件耐受變速箱中的高溫；而該計畫所開發(fā)出的設計，將可減少汽車內的纜線并簡化系統(tǒng)介面。

　　飛思卡爾的Assad并指出，混合動力車輛或是電動車的整體電子架構，與現(xiàn)有車輛可說是完全不同，這衍生出650V訊號與400A交換器的電磁相容性（EMC）問題，這意味著需要替轉換器、逆變器與控制器等監(jiān)控電源訊號的零件，設計新的高電壓介面。

　　此外，各種標準──特別是充電器用標準──也是必須的，而推動標準就是Ford的Scholer所全權負責的工作。「我們從20年前的電動車標準著手，現(xiàn)在則是為外掛式混合動力車輛推動更新版的標準，并開始訂定燃料電池標準。」他表示：「我們已經在美國汽車工程師協(xié)會（SAE）標準上努力了叁年左右時間，現(xiàn)在有部分已經進入實施階段。」

　　但Scholer也指出，標準化工作還需要3~5年的時間才能大功告成，目前有多個標準工作小組正與研究示範專案與現(xiàn)場佈署工作同步進展。相關工作包括透過直流電進行快速充電的通訊協(xié)議、技術規(guī)格，以及透過電力線傳遞速率資訊給公用事業(yè)機構的Smart Energy Profile 2.0標準。

　　有一家公司ECOtality，據說將在美國能源部的協(xié)助下，在美國加州、奧勒岡州、田納西州、華盛頓州等地，佈建多達1，300座的公用充電站，其中有350座是採用快速充電技術。Scholar指出：「汽車製造商知道該如何控制電路板上的充電器，但透過板外控制器進行控制，還有許多課題。」

　　快速充電器的標準草案現(xiàn)正等待第一輪投票，一旦系統(tǒng)佈建完成，工程師們還得多了解其特性。「當我們開始佈署的時候，將會有一些改變。」Scholer表示。

　　TOP 2 Facebook帶頭“解放”資料中心

　　Facebook 釋出其資料中心與伺服器設計，并期望其他大型資料中心業(yè)者能夠採用；其設計包括了一款節(jié)能效率達94.5%的227V的電源供應器，以及客製化的Intel與AMD主機板。

　　由 Facebook 發(fā)起的「開放運算計畫（Open Compute Project）」吸引不少支持者，包括PC大廠 Dell也表示已經可推出符合其規(guī)格的伺服器；如果其他業(yè)者也採用其規(guī)格，讓相關產品數(shù)量增加、成本降低，將有利于Facebook。

　　不過到目前為止，并沒有其他大型商用資料中心經營響應Facebook的計畫。包括 Google 在內的許多大型資料中心業(yè)者，都將資料中心與伺服器設計視為自家商業(yè)機密；微軟（Microsoft）也僅將其資料中心伺服器規(guī)格，在不公開塬則下透露給少數(shù)幾家現(xiàn)有或是潛在的供應商。

　　負責管理微軟資料中心的Dileep Bhandarkar 雖現(xiàn)身Facebook發(fā)表會并對該計畫表示讚許，但卻對加盟問題急踩剎車；他表示：「我們這幾年來已經在公開分享最佳化實際經驗，探討藉由減少非必要零組件、提升電源供應器與電壓調節(jié)模組效率所達成的伺服器合理精簡規(guī)格。」

　　而Facebook計畫的成功契機，除了搶先說服微軟或是Amazon等大型業(yè)者採用其規(guī)格，不然就是要想辦法贏得那些規(guī)模太小、無法自行設計伺服器的二線資料中心業(yè)者的群起支持。

　　「開放源碼軟體的共享已經存在多年，但這樣的行動在硬體領域卻不曾有過；」Facebook技術營運副總裁Jonathan Heiliger表示：「透過成立一個環(huán)繞相關議題的社群，我們所有人都能變得更好。」

　　無論這個計畫是否成功，F(xiàn)acebook的設計方案還是展現(xiàn)了不少創(chuàng)新之處；其設計包括一個直接將480/277V AC電流送至伺服器電源供應器的資料中心，如此可減少會消耗9%~15%功率的、至少四道的電流轉換程序。

　　Facebook是與Power One還有臺達電（Delta）共同研發(fā)上述的277V電源供應器，此外該公司也與***的廣達（Quanta）合作開發(fā)至少一款主機板，所有的合作供應商約有10~15家，但Facebook參與的工程師只有叁位。

　　該Facebook工程師團隊由Amir Michael率領，花了約18個月的時間設計出伺服器、電源供應器，以及新穎的基座與機架。

　　Facebook與伙伴共同開發(fā)的電源供應器

　　Facebook資料中心揭密

　　根據Facebook表示，其位于美國奧勒岡州Prineville新資料中心的能源使用效率（power usage effectiveness，PUE）為1.07，優(yōu)于目前業(yè)界平均PUE值 1.4~1.6。

　　其優(yōu)勢除了減少叁個電源轉換步驟，F(xiàn)acebook亦開發(fā)出零組件減少22%的AMD與Intel主機板，新設計重量比傳統(tǒng)設計至少減了6磅。而且該資料中心沒有使用空調，是用一種創(chuàng)新的方法讓冷空氣在其中循環(huán)，卻能將電腦產生的熱氣變成辦公室暖氣，或是排出戶外。

　　目前至少有兩家二線資料中心業(yè)者加入Facebook的開放運算計畫，包括線上游戲開發(fā)商Zynga，以及開發(fā)云端運算開放源碼軟體平臺OpenStack的Rackspace。

　　Rackspace的服務部門Rackspace Hosting執(zhí)行長Lanham Napier估計，F(xiàn)acebook的設計能為部分資料中心一年1，000萬美元的電費預算節(jié)省下400萬美元；他并指出，該公司工程師在參訪過Facebook的新世代資料中心后持續(xù)參與共同研發(fā)，期望能最佳化OpenStack平臺。

　　Intel資料中心事業(yè)群總經理Jason Waxman則認為，F(xiàn)acebook開放運算計畫將會為新興市場帶來最大衝擊，因為這些區(qū)域的資料中心才剛起步。

　　一位參與Facebook發(fā)表會的美國能源部（U.S. Department of Energy）代表也對該計畫表示讚許，他表示，政府會考慮在未來的採購案中使用這些規(guī)格，但還須對規(guī)格細節(jié)做各方面的需求考量，特別是安全性等條件。

　　Facebook已經與供應商合作伙伴審閱過開放運算計畫規(guī)格，以確保其設計的所有智慧財產權（IP）都是免費的；該公司發(fā)言人指出：「任何人都可無償使用這些技術。」

　　減少22%零件數(shù)量的Facebook伺服器

　　TOP 1 IBM宣布以碳化硅晶圓片制作出石墨烯混頻器IC

　　IBM 研究中心（IBM Research）發(fā)表首款以晶圓尺寸石墨烯（graphene）所製成的 IC，并展示這款混頻器（mixer）可在10GHz頻率下運作的性能。該款類比IC是由整合在碳化硅（silicon carbide，SiC）晶圓片上的石墨烯電晶體與一對電感所組成，鎖定無線通訊應用。

　　寬頻混頻器的作用是產出具備輸入訊號混合（和差）頻率的輸出訊號，是很多電子通訊系統(tǒng)的基礎零件；根據IBM研究中心人員表示，該款石墨烯元件可達到10GHz的混頻性能，熱穩(wěn)定性則可達到攝氏125度。

　　此外IBM團隊也指出，這次新發(fā)表的碳化硅晶片研發(fā)成果，主要是透過開發(fā)出能維持石墨烯品質的晶圓等級製程，克服了設計上的障礙，同時也顧及到該元件與其他零組件在復雜電路中的整合性。

　　「雖然已有不少奈米科技的突破性發(fā)展，是鎖定在改善傳統(tǒng)硅微處理器的短期缺陷，我們的創(chuàng)新研發(fā)成果則是在克服以新材料進行設計之障礙上的一個關鍵里程碑；採用新材料所製成的元件，能展現(xiàn)超越硅半導體元件的功能性。」IBM研究中心的一位發(fā)言人表示。

　　IBM的研究人員是以SiC晶圓片的加溫煺火（thermal annealing）製程來合成石墨烯，在SiC晶圓片表面形成均勻的石墨烯層；該石墨烯電路是以4層金屬層與2層氧化物層，形成上方閘極（top-gated）的石墨烯電晶體、晶片上電感與導線。

　　研究人員表示，他們所研發(fā)的製造架構也可適用其他型態(tài)的石墨烯材料，包括將化學氣相沉積（CVD）石墨烯薄膜合成在金屬薄膜上，也能相容于可降低成本與提高產能的光學微影製程。過去該研究團隊曾發(fā)表過頻率分別高達100GHz與155GHz，以磊晶（epitaxial）與CVD石墨烯製成的單獨電晶體，其閘長度各為240奈米與40奈米。

?