TI首席科学家：“科幻故事”还需面对挑战

2008-07-09 15:51:06   作者：向农，梁朝斌   来源：电子工程世界

关键字：TI首席科学家

　　未来的10年、20年后半导体技术会给我们的生活带来怎样的改变？半导体技术又会向着怎样的方向发展？德州仪器首席科学家方进（Gene Frantz）也许是少数有资格做出预测的人之一，在2008德州仪器开发商大会(TI Developer Conference)上， 他为我们描绘了一幅图景。

数字与模拟，欢喜冤家
　　12年后，芯片将可以植入人体，比如手机将以芯片的形式植入到人耳后面，通过感应和视觉神经直接让人们打电话和看图像，人们不再需要手持手机；能源采集技术可以使芯片直接采用人体的发热或其它能源转化为电源，而不再需要电池供电；植入人体内的芯片可以预警各种疾病，能用最新的科技来治疗一些顽疾，并且人们可以通过体内的芯片预测生命的最后一个月；当然，我们还可以用最新半导体技术驱动的机器人做我们人类不想做或不能做的事情，以让我们有更高的生活质量。
当这样更像是科幻故事的话语从方进嘴里讲出时，我们有理由相信这一切会成为现实。作为业界公认的DSP技术专家，方进基于DSP和半导体技术的大胆畅想此前曾多次变为现实。
 
 　　然而，要想实现这一切，我们的半导体产业还需要艰苦的努力，而德州仪器作为产业的领导者，又看到了哪些挑战？在接受电子工程世界的独家采访时，方进提到挑战将是多方面的，其中最主要的有：
　　1. 数字电路采用的电压轨会越来越低，但模拟电路仍然需要现实世界的高电压（在这里指高于 1 V，而且不乏更高电压的范例，如车载系统的电压在 12 V 至 48 V 之间，太阳能系统的电压为 600 V 以上）。这样，要将模拟与数字电路集成到同一基板甚至同一 SIP 中是相当困难的，换句话说基本是不可能的。
　　2. 我们一直在努力提高模拟接口产品的准确度与动态范围。但这两种特性与数字领域很难相邻匹配。另一方面，数字电路的高速时钟、噪声轨和 I/O 对模拟电路也会产生不良影响。
　　3. 由于能够在极低电压下运行，数字电路可以采用更先进的工艺（例如，符合摩尔定律）。不过要采用更先进的工艺，就首先需要解决漏电流、噪声容限以及时钟速度等方面的问题。

功耗困境
　　方进曾提出过著名的“方进定律”，即半导体的功耗每18个月降低一半。当半导体制造工艺进入90nm时，该定律出现问题。“这是因为90nm时出现了待机功耗与工作功耗一样的问题。但是，半导体技术进入65nm后，业界解决了这一难题，功耗又重回下降曲线，继续按摩尔定律前进。”方进表示。
　　然而问题并没有彻底解决，“漏电流问题仍然存在，我们必须继续寻找新的方法来避免、控制或是利用它，”方进提到“这不是我们面临的唯一挑战。另一个始终令人困扰的问题是存储器的完整性，深入地说，逻辑完整性。最后能想到的问题是如何将 10 亿颗晶体管集成在一起？即使我们能够解决将 10 亿颗晶体管放在一起，那么 1000 亿颗晶体管呢？另外，所有这些问题还存在一个共性，那就是功耗问题”。

更多猜测
　　当业界很多人还在争论SoC和SIP未来孰能占上峰，方进却认为SIP和SoC未来的关系更多的是互补，“德州仪器将在 SiP 中放入更多 SoC，而且如果有必要，也会将 SiP集成至 SoC 中。”
方进在其博客中提到“未来处理单元的布局将和FPGA类似”，为什么会这样呢？方进的解答是：只要提到多处理技术，就会涉及两个架构问题：1）每个处理单元的架构； 2）这些处理单元之间的互通互连。架构的第二级与 FPGA 的互连问题类似。之所以说类似，是因为我们已经开始创建单元互连架构，以满足异构多处理系统的需要。从这个角度来看，将来最有前景的互连解决方案可能是 类似于FPGA 的互连解决方案。