无线充电技术和千兆无线网络的发展最终会让PC和平板电脑一样方便。
氧分子网科技讯 长期以来,没有各种线缆的PC一直是用户的梦想,但这一梦想却因与外设连接的实际需求以及对电能的需求而迟迟没能实现。但是,WiGig和无线充电等技术在近期的出现则提高了这一梦想成真的可能。
英特尔并非无线WiFi的发明者,因为Wi-Fi 802.11b标准早在英特尔迅驰(Centrino)平台出现前四年就已问世。的确,这一技术的出现最终使我们的移动设备在咖啡店或者酒店内无线上网变成了可能。但它却始终没能帮助我们的日常电子设备彻底摆脱各种线缆的束缚,不过这一问题有可能在不久的未来得到彻底解决。
分析认为,有两大关键技术是这一梦想成为现实的关键因素,它们分别是WiGig技术和无线充电技术。
其中,英特尔所力推的WiGig(Wireless Gigabit,无线千兆比特)是一种更快的短距离无线技术,可用于在家中快速传输大型文件。英特尔表示,WiGig技术会比WiFi传输技术快10倍,且前者的数据传输速率最高达到了7Gbps。在具体使用中,WiGig技术不仅可以在无需线缆的情况下将高清视频由电脑和机顶盒传输到电视机上,同时还可以将我们的计算机设备无线连接至诸如固定桌面接口和其他一些外设上。
在另一方面,已经出现的无线充电技术则可以终于免去用户需要随身携带一根电源线的困扰。
WiGig技术
同Wifi技术一样,WiGig和无线充电技术均不是最近才出现的全新技术平台,戴尔已经在自己的Latitude笔记本产品中搭配了一款使用WiGig标准的无线底座进行出售。同时,许许多多的的科技企业近年来都在力推无线充电技术。但我们相信,目前业内真正需要的是有企业能够推动上述两大平台标准的建立,并最终降低技术铺设成本,而这也恰恰是英特尔目前的工作重点所在。
据悉,WiGig技术采用的是IEEE’s 802.11ad标准,因此其高速传输是以牺牲数据传输范围为代价的。而且,WiGig使用的是60GHz频段,这一基本尚未使用的频段也使其可以在近距离内实现极高的传输速率,但穿墙性能却相当糟糕。英特尔介绍称,一旦某一设备进入PC的“有效作用范围”后,这些设备(包括显示器、打印机、鼠标和键盘等外设)就会立即与PC建立连接,并在退出“有效作用范围”后自动断开连接。因此,网络企业未来或许需要同时提供三种不同频段(分别是Wifi所使用的2.4GHz、5.0GHz和60GHz)供用户进行切换。
有消息称,以色列芯片制造商Wilocity正试图与高通联手为诸如戴尔Latitude 5000和7000系列笔记本产品打造一个理想的三频段解决方案。Wilocity表示,自从戴尔在2013年早期开始提供WiGig传输功能后,公司已经出货了超过100万个WiGig芯片。
在西班牙巴塞罗那举行的世界移动通信大会(Mobile World Congress)中,Wilocity还推出了一款专为智能手机打造的全新芯片“WiL 6500”。与此同时,包括美满电子科技(Marvell)在内的许多科技企业目前也均在试图打造出自己的三频段解决方案。
无线充电
在上月举办的2014年台北国际电脑展(Computex 2014)上,英特尔展示了许多新奇的技术和产品,其中就包括利用安装有磁共振充电设备的桌子展示了同时给笔记本电脑、手机、头戴式耳机和平板电脑充电的最新技术。该公司表示,自己希望采用这一参考设计的设备(大多将采用英特尔六代Skylake处理器)于2016年正式上市销售。
然而,无线充电市场的前景似乎比WiGig更加不明朗,因为目前的无线充电技术主要被区分为了两大阵营,它们分别是电磁式充电和共振式充电技术。
无线充电联盟(Wireless Power Consortium)所采用的Qi电磁式无线充电标准现在已经被广泛应用于包括HTC、LG、诺基亚和三星的智能手机中,德州仪器、IDT、东芝与飞思卡尔(Freescale)等国际晶片商则主要负责支持Qi技术的芯片的出货。
在另一方面,共振式无线充电则由Alliance for Wireless Power (A4WP)和Power Matters Alliance(PMA)两大充电标准组织所推广。星巴克在不久前宣布了自己计划在部分门店桌子内安装与金霸王电池公司(Duracell)联合推出Powermat充电板的计划,该充电板会放在指定的桌子和柜台上,消费者们可以用它来给设备进行无线充电。
据悉,Powermat采用的是PMA标准,并由金霸王和Proctor & Gamble提供技术支持。这一标准虽然不如Qi标准流行,但目前也已经获得了黑莓、中兴和微软等多家企业的支持。
从目前的情况来看,虽然共振式充电技术标准相比电磁式充电技术更晚进入市场,但该技术有着自己得天独厚的优势。首先,使用这一充电技术的设备无需被限制放在某一区域内才能充电,用户甚至可以在充电过程中将设备拿起使用(同充电板的距离不得超过12英尺)。第二,共振式无线充电技术有能力穿过非金属表面充电。第三,采用该技术的充电板可以同时对多个设备充电。
就英特尔而言,该公司更加支持的是Alliance for Wireless Power所推行的共振式无线充电标准,而包括博通、美满电子、高通、三星在内的企业同样对此表示了支持。美国知名科技媒体ZDNet相信,在获得了英特尔支持后的这一充电标准有望在未来成为市场主流,而该公司的无线计算设备梦想也有望在2016年逐渐成为现实。
1958年8月,任职于美国德州仪器(Texas Instruments)的Jack St. Clair Kilby率先做出了世界第一颗积体电路,正式迎来了IC商业市场的发展,同时也开启了半导体的时代。十年后,1968年7月18日,英特尔(Intel)成立,几乎主宰了接下来近50年的半导体市场。
图1 : 英特尔8080处理芯片被称为二十一世纪最重要的产品,它实现了个人电脑市场。(source:英特尔)
而作为当今IC市场的龙头,英特尔在半导体技术上的创新可说是至今无人项背,包含创新了微处理器的设计,定义了行动处理器的架构,3D记忆体架构的研发,尽管目前的声势不若以往,但其在技术上的领导地位,依旧坐得稳稳的。
英特尔是由罗伯特诺伊斯(Robert Norton Noyce)、高登摩尔(Gordon Earle Moore)和安迪葛洛夫(Andrew Stephen Grove)所共同创立,当时的公司名字是「整合电子(INTegrated Electronics)」,主要生产SRAM芯片。后来因为商标专利的问题,改名为Intel。
世界首款单芯片微处理器
以记忆体制造起家的英特尔,对于半导体一直有着更大的梦想,尽管记忆体事业成功,但丝毫没有停止过在先进技术上的追求。
1971年,英特尔在知名的物理学家Federico Faggin的带领下,制造出世界第一颗商用的微处理器-4004。4004是一款4位元的处理器,尺寸为3mm×4mm,有16只针脚,内有2,300个电晶体,使用10微米制程。但五个月不到,英特尔就迅速推出了下一代产品-8008,世界第一款8位元的处理器。
图2 : 奔腾(Pentium)处理器问世,开创了「Intel inside」的时代。(source:英特尔)
根据英特尔的说法,对于微处理器,Faggin一直有着更大的想像,也就是希望研发出真正的「单芯片(Single chip)」处理器。之前的4004和8008其实都只是元件等级(四个芯片的组合),不是真正的单芯片设计。因此他与团队都不停的钻研单芯片架构的可能性。
1974年,一颗扭转英特尔与电脑世界的处理器芯片正式问世-英特尔8080。这颗被称为二十一世纪最重要的产品,具备了8位元的处理能力,它整合了6000个电晶体,每秒能进行29万次运算。史上第一台成功的商业电脑Altair 8800就是基于8080所开发,而这部电脑后来成为微软成功的基础。
Federico Faggin说:「8080真正创造出了个人电脑市场。」「4004和8008暗示了这个时代将来临,但8080实现了它。」
而8080问世后,也为了英特尔带来了空前的获利,不仅一举弭平了先前投入开发的投资,甚至超过了其记忆体销售业务,更让英特尔拥有了开发新市场的能力,朝著成为一家足以撼动全球半导体市场的龙头企业前进。
揭幕行动运算时代
8080成功量产后,后续英特尔的产品研发可说是一帆风顺,不停在处理器技术上突破,除了运算性能持续倍增,芯片的整合度也不断提高。其中包含16位元的8086处理器,32位元的80386(x86架构,开始使用快取记忆体),以及后来「Intel inside」时代的奔腾(Pentium,1992年)处理器。
到了奔腾时代,英特尔可以说是已经主宰了个人电脑市场,其处理器芯片组在运算能力与整合能力上,遥遥领先其他的竞争对手,几乎成为桌上型电脑处理器的代名词。
而在同样的时间点,IBM发表了第一部以「ThinkPad」为名的笔记型电脑ThinkPad700C。这个产品线的诞生不仅开创出一个新的个人电脑市场,同时也为处理器的发展带来第二条路。
在此之前,英特尔的处理器架构主要是针对桌上型电脑所设计,其核心的技术理念就是高效率与高性能,对于电耗与芯片体积并没有太多的著墨。但随着笔记型电脑的推出,英特尔也开始注意到其独特的使用需求,尤其是在低功耗的考量,因此也着手发展专门提供行动电脑使用的处理器。
另一方面,笔记型电脑的问世也加速了无线网路技术的发展,尤其是Wi-Fi技术的演进。1997年,802.11规范正式提出,紧接着在1999年,产业界便成立了Wi-Fi联盟,以解决802.11标准产品的生产和相容性问题。接着802.11a和802.11b各自在1999年里被提出,而无线网路的应用也开始雨后春笋。
2003年1月8日,英特尔发表了一个专门针对笔记型电脑所设计的全新处理器架构-迅驰平台(Centrino),该构架包括了代号为Banias的Pentium-M行动处理器、Intel855晶元组,以及一个具备802.11b/a连线的WLAN网路接收器。
图3 : 英特尔的迅驰平台(Centrino)为笔记型电脑代带来了全新的使用体验(source:英特尔)
尽管无线网路的传输速度并非顶尖,但其行动处理器优异的电耗控制,以及精巧的芯片组体积,完完全全符合笔记型电脑的使用需求,不仅延长了笔电的使用时间,也让制造商可以设计更轻薄的笔电,几乎可以说是为行动运算时代带来了最佳的解决方案。而此后,笔记型电脑也成为了英特尔的天下。
探索量子电脑的商业可能
在摩尔定律的推动下,英特尔的处理器技术不断在性能上精进,一代比一代强大,即便是微缩制程受到挑战而转往多核心技术发展,英特尔也没有减弱其在处理器性能上的推动。然而,处理器性能的快速提升,最终导致了性能过剩的局面,个人电脑市场的高成长时代,也随之进入尾声。
另一方面,而随着半导体制程的持续演进,让芯片的尺寸越来越小,性能也越来越强大,再加上无线网路技术的不断发展,网路几乎可说是无所不在,而这些技术的整合,迎来了智慧型手机的时代,这也成为英特尔的最大挑战。
虽然在个人电脑市场上取得成功,但面临需要超低功耗的智慧手机市场,英特尔却始终无法跨入,也因此公司的成长遭遇了史无前例的挑战。为此,英特尔被迫进行了大规模的裁员,并将事业重心从原来的PC转往其他的领域,如:人工智慧、物联网、5G和汽车等。
图4 : 今年的CES展上,英特尔发表了49超导体量子位元(qubit)的测试芯片。(source:英特尔)
然而,物联网和5G应用产生了庞大的数据与资料,而人工智慧也对运算性能的需求有更高一层次的需要,这两者相加促使了市场对于超级电脑的需求逐渐加温,于是量子电脑开始揭开了它的面纱。
不同于传统电脑,量子电脑的运算架构采用量子位元(quantum bits; qubits),它允许在同一个时间下存在不同的状态,因此可以有同时处理非常大量且复杂运算的潜力,因此被视为人工智慧最佳的处理器解决方案。
然而,量子电脑要商业化仍有许多挑战,其中一个是物理条件,它必须要在零下460度才能运行;另一方面,由于量子芯片并不包含电晶体,必须要透过RF讯号来运行,因此在生产制程上完全不同于目前的半导体,因此目前的成本也难以估计。
但看好量子电脑的发展潜能,英特尔在2015年就着手投入量子电脑的研发,虽然比IBM晚起步,但在商业化的进展却十分快速。在今年的CES展上,英特尔就发表了一款代号为Tangle Lake的49超导体量子位元(qubit)的测试芯片,效能已逼近它的竞争对手。
图5 : 英特尔采传统芯片制程,正在进行目前业界最小的自旋量子芯片的测试。(source:英特尔)
除了超导体量子芯片外,英特尔近期也表示,正在进行目前业界最小的自旋量子芯片的测试。英特尔特别指出,该芯片是在美国奥勒冈州采传统芯片制程所生产,但仍需要在超低温下运行。
一代半导体巨人的转身
去年,台积电的市值一度超越了英特尔,让这位坐了25年龙头宝座的半导体巨人首度位居第二。虽然英特尔后来又回升第一,但龙头的位置已是备受挑战。
而从目前的发展局势来看,英特尔被超越已是必然的结果,而且恐怕也会在这两年内就发生。因为光靠目前的芯片销售业务,恐怕难以支撑它庞大的身躯,进行改变和调整也是必然的事。
只是从目前的策略和成果来看,尚不足以得知而这位半导体巨人未来将要朝什么方向和事业发展,但作为这半世纪的半导体传奇,它的转身肯定会是人们关注的焦点。
来源:CTIMES、半导体行业观察