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德州的云

发布时间:2020-06-10 发布时间:
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2011年,德州仪器(TI)首席科学家方进在不同场合针对云计算发表了演说,标志着这家以嵌入式系统为主导的半导体厂商已迈入了新阶段。

众所周知,第一家关注云计算的半导体厂商是英特尔,当然英特尔的初衷我们很容易理解,在云计算升级服务器集群之时,CPU注定会成为引领云端发展的引擎。但对于胃口超大的英特尔来说,这并不足以支撑整个芯片产业。所以,其推出了Ivy Bridge打造超级本,推出了Medfield进入便携终端产品,不断改善凌动处理器性能以便可以更好的满足繁杂的嵌入式设备。

但只有英特尔还不够,毕竟在3000亿美元规模的半导体市场中,x86只占400亿。有很多knowhow都不是英特尔的强项,比如低功耗、模拟混合信号、DSP计算等。

在云计算这个大产业中,TI等嵌入式厂商恰好能弥补英特尔的不足,这一次,两家公司站在了同一阵营中,这的确是非常难得的一次机遇。无论是90年代的CPU,或者21世纪的SoC,甚至是集成电路的发明人,TI都和英特尔产生过竞争。

是云让大家走到了一起。也是因为云,让当下这个糟糕的年代有了新的生机。

尽管TI严谨的工程师们都不愿意大谈云计算概念,但他们确实在改变着整个云计算技术。从终端到云端,再到配套设备上 1遍布着TI的技术。

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除了手机,还有什么智能终端?

提到智能终端,大部分人认可的都是TI OMAP移动处理器,手持设备是云计算中必不可少的终端。最新的OMAP 5已经获得绝大多数主流手机厂商的认可。

但正如方进所认为的,未来云计算的终端不只是手机,他将终端设备描述为clutter(草丛),正是这种看似杂乱无章的产品,才能构成一簇簇智能的微云。

MSP430,这款有着20年历史的单片机,起初是为热表所设计的,但现在,它正在肩负着新的使命。

TI主管微控制器部的副总裁Scott Roller指出,由于热表具有低功耗及可靠性的要求,所以在MSP430设计之初,就考虑了这两点因素,直到现在,这些仍是用户所考虑的因素。这也是MSP430得以长生的绝招。

MSP430是业界最著名的低功耗单片机,究竟有多著名,几乎所有的MCU厂商推出低功耗产品,便会拿MSP430比较,但又都败退而走。这其中最重要的原因,自然是不断地进步的技术。就在2011年,MSP430连续入围ISSCC及IEDM,这在MCU领域并不多见,毕竟大家都不把这看做一个“有技术含量的芯片”。

在ISSCC 2011上,TI公布了采用FRAM的MSP430处理器,这款处理器突破性的使用铁电作为其内存,这是业界功耗最低的存储器,功耗仅为Flash的1/250,同时也不用像DRAM一样使用外置电源。在IEDM上,TI则展示了亚阈值技术下的MSP430,其Vdd最低竟达到了0.3V。使我们相信不远的将来,MSP430的功耗还可以更低。

2012年,TI正式将采用FRAM的MSP430命名为“金刚狼”平台,Scott表示,相比较前代产品,金刚狼在器件漏电流及ADC外设上,做了重要的低功耗优化。“无论是从哪个角度,还是哪个参数来对比,金刚狼都是业界最低功耗的产品。”Scott如此自信的表示。

根据TI提供的数据,金刚狼最低待机功耗为360nA,最低运行功耗为100uA/MHz,最低外设功耗为75uA,相比其他竞争对手,至少有2倍以上的提升。

在X战警中,金刚狼有治愈自己的天赋,TI Scott认为,MSP430的功耗之低,使得其完全可以具备自我能量循环的功能。在ISSCC 2012中,美国佐治亚理工学院与加拿大拉瓦尔大学开发出了能够以口中舌头的动作来操作的UI与传感器技术“iTDS(intraoral tongue drive system)”正是利用了MSP430的低功耗特性。

实际上,方进也谈到智能终端一定是对功耗控制最为严苛的,无人值守的电表、嵌入跑鞋内的传感器、个人医疗监护仪等创意产品,在电池寿命延长到20年的时候,都成为了可能。

Scott也许忘了一点,狼都是群居动物,即使是在X战警中,金刚狼也是和其他英雄们一起,打败了万磁王。正如TI在低功耗方面的优势,也不止是简单提供了一颗简单的MCU。尽管2012年TI在ISSCC中并没有展示新的MCU技术,但它联合MIT展示了可以通过阳关或温差收集电能的330nA充电系统,支持所有种类的电池,一旦该技术商用化,个人终端或许可以真正实现智能化及自我恢复的能力。

正如方进所说,未来消费者需要的Clutter们到底应具有什么特点?更长的电池寿命,更小的尺寸及价格,再加上更高的处理性能。一旦这些硬件技术条件都满足的话,那么任何具有创意的产品,都可以成为云计算的终端。[page]

让云端更加安全可靠

尽管TI并不提供服务器CPU,但其一直以来致力于为服务器提供更可靠更高效的电源管理芯片,这一点在收购了美国国家半导体之后变得更加明显。Gleacher分析师Doug Freedman就曾表示,美国国家半导体一直以来重视诸如电信、网络等高利润率市场,这恰恰可以弥补TI在该领域的产品组合。

事实上也是如此。TI高性能隔离式电源产品线经理Brian McCarthy表示,现在TI已经成为了唯一一家可以提供整体数字电源产品系列的厂商,而不用管大家是如何定义数字电源的。

在云端设备越来越智能化的今天,对于电源的需求同样如此,日前,TI宣布推出一款最新型的隔离式电源数字控制器,Brian将其称为具有“革命性”的,因为其是最具智能的一款纯数字控制器。

云端服务器的变化,带来了对数字电源的挑战,一方面是要求数字电源控制器可以最灵活,以便适合所有的设备使用,另外则是要求数字控制器处理速度更快。现在的开关电源速度非常快,充满了变化。如何去处理这些高速信号,成为了服务器电源厂商最头疼的问题。

TI隔离式电源数字控制器具有将环路控制/轻负载管理与监控以及通信分离的特定硬件架构,监控与通信具有可编程性,可以针对环路控制的状态机配置,实现硬件可编程化。同时内置ARM7微控制器,可以针对监控与系统管理进行软件编程。这种组合不但灵活,而且可以为服务器提供诸如系统监控,系统管理等一系列附加功能。

数字控制器还可以为云端带来出色的安全性保护。首先,集成化的产品可以令云系统的可靠性更高,第二,数字化的产品具有多充保护功能,当电压接近保护点的时候可以向上级发布一个预警进行动作控制,另外可以执行冗余操作,这是模拟器件无法解决的问题。第三,数字控制器可以随时监控电源系统中的每个器件,小到一个CMOS管,当其损坏之时,整个系统也会随之警告并调整。

此外,在效率上,数字控制器由于支持的功能较多,可以根据云端需求随时切换到最佳的供电方式。

在开关电源领域,TI要做到的是一站式服务商,提供了从通讯电源的入口一直到负载端的整个供应链。在APEC会议上,TI发布了三款参考设计,都是基于PMBus的数字接口,可以用一套图形用户界面去编程,而以往三个模块三家供应商则需要三个工具。并且,这些参考设计客户可以直接使用,降低了系统的开发成本。

收购美国国家半导体,还有一项重要的原因就是看重其在GaN驱动器上的技术。毕竟在越来越高速的信号链中,功率器件已成为了短板。TI特别推出了一系列MOSFET驱动器,在保证高效率的同时,为电源系统提供100V的浪涌保护。

TI一直致力于开发快速、高效、可靠的器件,这恰好满足了云端电源管理所需要的。[page]

管道:不止是传输

在WMC2012上,TI让观众耳目一新的不止有OMAP 5,还有KeyStoneII架构的TCI6636,虽然二者都属于DSP,但KeyStone将TI DSP的性能及对于系统架构的掌握发挥至极。

随着移动通信的日益普及,管道传输的内容越来越多,对于基础设施来说,就需要不断拓展处理容量及速度。而多重标准的演进,又需要基站具有多种的兼容性及灵活性,网络拓扑结构也发生了改变,适合于云计算的C-RAN架构孕育而生。KeyStoneII就是在这样一个复杂的背景下诞生了。

此款采用28nm的KeyStoneII,率先在电信基础设施中采用四颗ARM Cortex-A15 RISC内核,内置8个66xDSP内核,通过改进的多内核导航器,最高可支持32个内核。片上存储器达到18MB,DSP性能超过10GHz、320GMACS和160GFLOPS。TCI6636是业界第一款支持LTE-A技术的基站SoC,这使得云应用真正迈向4G成为可能。

TI DSP业务发展经理郑小龙表示,KeyStoneII打破了传统宏基站设计架构,由于其绝佳的处理能力,集成了层一、层二、曾三,传输及运维处理能力,完全可以节省掉网络处理器、天线FPGA、以太网交换机以及SRIO交换机芯片,合计节省功耗75瓦,节约成本625美元。这对于云端应用有着至关重要的作用。毕竟成本降低后,运营商才可以以更为廉价的方式布局整个网络,用户也可以享受到更便宜的云服务。

目前KeyStoneI的样片已经被几十家客户采用,无论如何,TI在管道端所做的,尽管仍然是传输处理的工作,但在客观上,的确加速了网络的铺设及普及。

我从来没去过德州,无论是出扒鸡的还是出芯片的,但我猜,那边肯定也是有云的。




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