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ISSCC 2019电子产业前瞻技术抢先看!

时间:2018-11-26 作者:Rick Merritt 阅读:
一年一度的ISSCC即将来临!今年不谈摩尔定律、微处理器,而是完整属于数据的世代,从AI、5G到先进内存,本刊抢先揭露全球最重要的固态电路与SoC设计论坛将介绍哪些引领电子产业的前瞻技术进展…

让我们暂时抛开“摩尔定律”(Moore’s Law)和微处理器!今年的国际固态电路会议(International Solid-State Circuits Conference;ISSCC)就是属于数据的世代,并由热门的机器学习、高速网络以及先进内存技术称王。

三星(Samsung)和英特尔(Intel)将详细介绍5G/LTE多模芯片。针对NAND闪存(Flash),东芝(Toshiba)将介绍一款1.33-Tbit芯片,西部数据(Western Digital;WD)则将讨论128层的内存芯片。至于DRAM,海力士(SK Hynix)和三星将报告其于DDR5和LPDDR5的最新进展。此外,三星还将为发表专为智能手机打造的深度学习加速器。

今年的ISSCC并没有看到关于5-nm SRAM或测试芯片的相关论文,但会中将针对几款7-nm网络芯片进行讨论。此外,另一个与往年的不同之处在于,今年也没有关于旗舰级CPU的研究论文。

不过,ISSCC负责微处理器议程的单位指出,“我们认为这并不会是一种持续存在的趋势,而只是在产品周期方面反映产业所处的位置。”

为此,ISSCC今年邀请到IBM工程师介绍Summit和Sierra超级计算机——目前世界上功能最强大的系统。处理器议程中还有一篇有趣的论文介绍一款机器人控制器,它使用英特尔22-nm工艺(用于挑战FD-SOI),在80-365MHz的频率范围内支持37~238mW的功耗。

Facebook的人工智能研究总监Yann LeCun将在开幕时发表主题演讲。卷积神经网络(CNN)之父则描述通向无人监督学习的未来道路,届时机器学习就像人们从环境中学习一样地自然。

AI和5G也是此次ISSCC专业课程和多场讲座的重要主题。

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在ISSCC 2019发表的CNN/DNN深度学习处理器效率和吞吐量相较于2018年技术之最新进展(来源:ISSCC)

三星用于深度学习的移动加速器采用8-nm工艺,能以0.5V提供高达11.5TOPS的运算效能,尺寸约为5.5mm2。ISSCC主办单位指出,这款加速器在其双核心设计中包含了1,024个乘法累加单元,比之前的先进技术提升了十倍的性能。

东芝将介绍用于自动驾驶车的16纳米SoC,可在94.52mm2的芯片中提供20.5TOPS效能,其中整合了10个处理器、4个DSP和8个加速器。它可执行符合ASIL-B标准的影像辨识以及符合ASIL-D的控制步骤。

在一场有关内存内运算(AI加速器的重要途径)的会议上,台湾新竹国立清华大学(National Tsing Hua University)将详细介绍一款采用电阻式RAM、以二进制模式提供53.17TOPS/W效能的芯片,它还能支持14.6ns的运作延迟。

三星、英特尔较劲5G收发器

在高速网络发展方面,三星和英特尔将竞相发表能够因应5G和LTE蜂巢式网络需求的收发器。

三星将详细介绍一款14-nm、38.4mm2的芯片,支持2G、3G、LTE以及独立(SA)和非独立(NSA)模式的5G芯片。它使用14个接收和2个发送路径,以提供高达3.15Gbits/s的下行速率和1.27Gbits/s的上行速率。

此外,三星还将展示适用于sub-6-GHz 5G网络的电源调变器,支持100MHz带宽以用于封包追踪,并提供88%的效率。它还将详细介绍用于5G毫米波(mmWave)收发器的电源管理IC,该收发器支持90ns/V和110ns/V的上行和下行追踪功能。

这些芯片是三星Exynos Modem 5100调制解调器的一部份,这款同时支持sub-6-GHz和mmWave网络的5G芯片组,将在ISSCC展示活动时亮相。结合这些芯片来看,这家韩国巨擘打算在5G市场领先高通。

除了三星以外,英特尔将会推出一款28纳米的4G/5G收发器,以零中频(zero-IF)实现sub-6-GHz频段,并以mmWave频段支援10.56-GHz IF。它还支持用于MIMO的M-PHY Gear 3接口以及带载波聚合(CA)的高达800MHz带宽。它同时也是英特尔本月稍早宣布的5G芯片组的一部分。

有线网络也在加速冲刺。华为(Huawei)、eSilicon、联发科(Mediatek)和IBM将展示通常使用PAM-4调变以提供高达128Gbits/s数据速率的7-nm组件。就在几年前,PAM4还是一个引发工程师针对是否商用可行而在现场激烈争辩的主题。

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主办单位比较了非挥发性内存的读/写带宽发展趋势(来源:ISSCC)

为了满足数据世代对于储存的渴望,东芝将推出采用96层设计的1.33-Tb、每单元4位(bit/cell)的QLC 3D NAND芯片,支持8.5Gbits/mm2的封装密度。

其竞争对手Western Digital将详细介绍使用128层堆栈的512-Gbit、3-bit/cell芯片。它将控制电路设计在内存数组之下,提供132MBytes/s的写入传输效能。

三星将展示512Gbit的3-bit/cell芯片,可提供1.2 Gbits/s的传输速率,同时减少了字线和位线的设置时间,以提高读写效能。

针对嵌入式内存,英特尔将展示其22nm FinFET节点在ReRAM和MRAM的进展。主办单位表示,10.1Mb/mm2 ReRAM宏是下一代MCU的备选技术,因为它具有相对较低的成本和更高速度。还有一款7Mbit STT-MRAM组件则采用写入-验证-写入(write-verify-write)机制以及偏移消除感测功能。

DRAM、雷达和医疗植入物最新进展

针对DRAM技术,今年的ISSCC活动中将安排几场关于下一代设备的首发技术会谈。

三星将推出10-nm LPDDR5芯片。相较于LPDDR4X,新的LPDDR5采用动态电压频率调整技术和深度睡眠模式,分别将读取和写入功耗降低了21%和33%。这些内存预计将可应用于5G设计、先进驾驶辅助系统(ADAS)、高分辨率(HD)显示器和移动设备。

海力士则将介绍可提供6.4Gbits/s/pin的16-Gbit DDR5 SDRAM。相较于其上一代的DDR4,DDR5 SDRAM的能效大幅提高30%以上。

ISSCC的涵盖面一如往常地广泛,提交的论文范围从模拟和功率组件到医疗植入物,以及量子计算机等设备。

针对自动驾驶车雷达,联发科将发表一种适于16×25毫米(mm)封装的79GHz收发器。新创公司Uhnder将详细介绍采用28-nm工艺制造的77/79-GHz MIMO雷达SoC,可支持6-cm距离、1°角以及0.099-km/h的多普勒(Doppler)分辨率。英特尔还将介绍采用22纳米工艺制造的71~76GHz 64元素相控数组收发器。

由全球四所大学连手的研究团队将展示一种毫米级超音波ASIC,可插入于人类心脏,实时追踪其结构,主要用于引导“心房中隔缺损”(ASD)闭合器进行特殊的治疗。

主办单位还邀请Sony工程师带来该公司最近重新推出的Aibo智能机器狗。Google连手两所大学的研究人员共同设计了一款控制超导量子位的28纳米芯片,使用了可在超冷温度下运作的4~8GHz新浩模式。

编译:Susan Hong,EET Taiwan 

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