2021年4月15日 无摩擦网络、虚拟化和分层人工智能是三个技术大趋势，将改变我们的生活和工作方式。这篇关于无摩擦网络的文章是研究GlobalFoundries解决方案如何实现这些大趋势的系列文章中的第一篇。 尽管晶体管在近四分之三世纪前首次亮相，为固态集成电路铺平了道路，并迎来了电子革命，但过去两年可能是行业历史上最重要的两年。 2019年，地缘政治的紧张局势使人们更加关注全球半导体供应链的优势和弱点。由于各种产品都需要可靠的芯片供应，半导体突然成为工业、商业和对外关系政策的热点。 然后，在2020年Covid-19大流行的推动下，人们对世界数字基础设施的原始力量的认识不断提高，因为人们开始比以往任何时候都更加依赖它来对抗传染病，远程运行公司，教育学生，社交，以及许多其他大小事情。 GlobalFoundries（GF）首席执行官Tom Caulfield说，自从社会意识到供应链问题和大流行病不是短期危机以来，人们对数字技术的重要性以及它们将如何永远改变我们的生活的认识越来越深刻。 "他说："令人惊讶的是，我们不仅看到了数字基础设施在过去十年中变得多么普遍和有弹性，而且在COVID-19之前，它的全部潜力几乎没有被开发出来。他说："我们开始想象的不是一个新常态，而是一个更好的常态。这种更好的常态将来自于利用我们普遍存在的、不断扩大和改进的数字基础设施的能力。....这不仅是我们行业的机会，也是我们的使命"。 Caulfield说，因此，GF认为已经出现了三个大趋势和一个巨大的障碍，而GF的解决方案对所有这些趋势都至关重要。第一个是无摩擦网络--一种无处不在的 "永远在线、无缝、智能和安全的连接，每周7天，每天24小时"--我们将在本博客中更深入地探讨这个问题。 第二个大趋势是虚拟化的普遍部署。"网络功能虚拟化（NFV）是一个很好的例子，"Caulfield说。"这就是网络处理在云中完成，数据从哑巴接入点传送到云中进行处理。这导致了显著的规模优势，类似于我们今天享有的云存储和计算的价值主张。NFV极大地提高了带宽和速度，而且它以更低的成本和功率点来实现。另外，鉴于虚拟化网络的灵活性质，部署新服务的时间和精力可以得到加强，因为新功能将通过软件推送而不是向用户升级硬件。" 最后一个大趋势是分层次的人工智能（AI），或 "AI Everywhere"，从设备到传感器，从边缘到云。"数据是新的黄金，但只有当我们能够从原始的、非结构化的格式中提取数据，并利用它来获得洞察力、采取行动和作出决定时，它才是矿石，"考菲尔德说。"仅在过去两年中产生的结构化和非结构化数据的数量就超过了以前产生的所有数据，然而我们只使用了所有这些数据的3%。层次化人工智能是从巨大的非结构化数据中提取价值的关键，它通过解析数据来提取重要信息，然后对其进行压缩，以便更有效地传送到计算和存储。" 虽然每个大趋势都有自己的障碍和挑战，而且降低功耗是所有大趋势的决定性问题，但向数字化未来的发展是不可阻挡的。 无摩擦的网络正在到来 "我们对未来网络连接的设想是，你甚至不知道你连接到了什么网络，你的设备将自动找到它，对它进行认证，并对它的带宽、延迟和其他关键属性进行优化，"GF移动和无线基础设施业务部副总裁兼首席技术官Peter Gammel说。"我们称之为无摩擦网络，因为当我们谈论我们看到未来几年随着无线系统利用越来越快的射频和毫米波频谱，连接性将如何发展时，我们不想迷失在5G、6G、Wi-Fi、蓝牙或其他一些网络协议的细节中。 "相反，关键点在于此。无论你如何连接，网络和你的设备之间的最后一跳始终是无线的，"他说，"这意味着即使各种设备中的射频（RF）内容已经有了实际的爆炸，这一趋势只会加速。" Gammel说，不仅仅是智能手机、平板电脑和个人电脑将依赖于无摩擦网络功能。在工业4.0（即智能、自动化制造）、物联网（IoT）、用于健康和保健的可穿戴设备、高级驾驶辅助（ADAS）等汽车系统以及其他不胜枚举的应用中，各种不同的产品将需要它来发挥作用。 挑战是巨大的。Gammel在2021年IEEE国际可靠性物理学研讨会的主题演讲中说，关键网络枢纽的数据流量正在急剧倾斜--在某些情况下高达40%--而且这些速率在未来几年只会增加。"未来的网络将需要极大的容量和数据速率，更高的频谱效率，超低的延迟，更高的可靠性和强大的安全性。" 最好的射频技术将承载这一天 这一切都很好，但任何经历过连接网络困难的人可能会想，我们将如何达到无摩擦网络的状态。要怎样才能达到这个目标呢？ "Gammel说："我在这个行业已经工作了40年，衡量成功的方式从未改变：它总是归结为在射频技术方面的领导地位，这对前端模块（FEM）和功率放大器的性能和功耗至关重要，这些是无线通信系统中最关键的元素。 他说，为了最大限度地利用可用的频谱，目前正在推动输出功率尽可能地接近可靠性极限。这就发挥了GF作为多种不同射频技术的长期领导者的优势，包括RF-SOI（射频绝缘体上的硅）、FD-SOI（全耗尽绝缘体上的硅）和SiGe（硅锗）解决方案。 "我们的射频SOI解决方案是5G基站和智能手机中集成FEM和波束形成器的首选，"Gammel说。"同时，由于我们的22FDX™ FD-SOI解决方案将射频、模拟、嵌入式存储器和先进的逻辑结合在一个芯片中，它们为数据转换器、LNA、功率放大器（PA）和开关等FEM元件与收发器的集成提供了无与伦比的峰值性能和能源效率。" 此外，他说，GF的SiGe解决方案被广泛用于Wi-Fi和手机功率放大器，而且SiGe技术提供了通往未来网络架构所需的太赫兹频率的途径。 "最好的还在后面" Gammel提出了他认为的无摩擦网络的其他必要因素。"随着行业向太赫兹频率发展，交钥匙的装配和测试能力将变得更加重要，因为电路和封装之间的接口对性能变得更加关键。他说："你是把天线放在封装上还是放在芯片上，以及什么是最佳配置？ 开放接口是另一个要求。"专有的接口协议永远不会赢。他说："开放接口对于建立一个生态系统至关重要，我们在网络基础设施和标准制定活动中已经看到了这一点。一个例子是5G开放无线接入网络（Open RAN）倡议。 此外，利用低地球轨道（LEO）卫星群的非地面网络是向服务不足的地区提供连接的关键。"低地轨道星座的商业部署不是科幻小说，它正在发生。他说："SpaceX的Starlink星座就是一个例子。 "Gammel说："仍有许多工作要做，仍需要许多技术创新来利用从100GHz到1THz的巨大、未开发的频谱，但我们已经取得了巨大进展，最好的还在后面。 本系列的下一篇文章将重点讨论虚拟化大趋势。
