對嵌入式處理技術(shù)發(fā)展遠(yuǎn)景的設(shè)想

嵌入式處理技術(shù)自誕生起一直快速發(fā)展。假設(shè)在2028年回顧過去，我們將深刻體會(huì)到嵌入式處理技術(shù)的進(jìn)步給世界帶來的重大影響，尤其是在以下四個(gè)方面。

David Katz

設(shè)計(jì)工具

芯片開發(fā)人員一直渴望得到簡單易用的設(shè)計(jì)工具。“圣杯(holy grail)”可以讓一個(gè)聰明的12歲孩子運(yùn)用開源繪圖程序和口頭命令相結(jié)合的方法，設(shè)計(jì)出一顆深亞納米處理器。遺憾的是，這個(gè)愿望尚未實(shí)現(xiàn)。但新推出的PowerPoint2027已達(dá)到近乎完美的程度：它包含從PPT到網(wǎng)表的轉(zhuǎn)換器。

利用該工具，按照4個(gè)簡單步驟就能輕松創(chuàng)建出基于圖形模塊的ASIC底層規(guī)劃圖。每個(gè)模塊通過標(biāo)簽被自動(dòng)鏈接到一個(gè)復(fù)雜陣列，該陣列由一些經(jīng)過較低層次綜合的CPU單元、存儲器和外圍器件組成。如果不包含動(dòng)畫效果或復(fù)雜的陰影處理，整個(gè)過程只需約4個(gè)小時(shí)。盡管這種方法在芯片設(shè)計(jì)界遇到了一些阻力，但芯片出帶時(shí)間的減少足以使抱有抵觸情緒的設(shè)計(jì)人員改變看法。

光學(xué)處理

20年前，學(xué)者們在贊嘆摩爾定律的同時(shí)，也對晶體管性能已達(dá)頂峰而感到沮喪，實(shí)現(xiàn)更快速度的唯一方式是采納多內(nèi)核方法。多內(nèi)核方法在一段時(shí)期內(nèi)令人滿意，直到出現(xiàn)“內(nèi)核定律”(即處理器平臺上的內(nèi)核數(shù)量每24個(gè)月翻番)，當(dāng)32核嵌入式處理器超出IDDE(集成開發(fā)與調(diào)試環(huán)境)屏幕上的窗口顯示極限時(shí)，開發(fā)工具提供商開始質(zhì)疑這種方法。

幸運(yùn)的是，光學(xué)晶體管及時(shí)邁入主流。曾因功耗要求相對較高以及依賴于物理光纖而遭詬病的光學(xué)計(jì)算，借助基于MEMS的光耦合技術(shù)得以重獲青睞。這種技術(shù)可實(shí)現(xiàn)極高密度的光學(xué)晶體管排列，從而為謀求下一次性能飛躍的嵌入式市場注入新的活力。

Rick Gentile

蜂群計(jì)算

大約20年前，關(guān)于在監(jiān)控或軍事應(yīng)用中使用“電子昆蟲”曾有許多爭論。當(dāng)時(shí)的想法是設(shè)計(jì)出微小的昆蟲機(jī)器人，或以電子方式操縱有害目標(biāo)的活動(dòng)。在這種創(chuàng)意被實(shí)現(xiàn)并在許多軍事行動(dòng)和間諜任務(wù)中發(fā)揮重要作用之后，工程師開始為這些奇異的小東西尋找其它用途。

如果沒有其它成就，2028年將作為“蜂群計(jì)算(Swarm Computing)”年被紀(jì)念，蜂群計(jì)算從研究機(jī)構(gòu)中誕生并進(jìn)入商業(yè)嵌入式應(yīng)用中。通過以“蜂王-工蜂”模式控制昆蟲機(jī)器人的自適應(yīng)個(gè)人局域微網(wǎng)絡(luò)，天空將不再是限制。一個(gè)激動(dòng)人心的早期例子是，由數(shù)千個(gè)配有微小揚(yáng)聲器的昆蟲構(gòu)成的“個(gè)人音樂云”，它將取代環(huán)繞立體聲影院系統(tǒng)，根據(jù)影院中的位置和影片所要求的瞬間效果，每只昆蟲的嵌入式“大腦”能夠不斷做出調(diào)整。不過，由于社會(huì)原因，個(gè)人音樂云尚不能替代高保真愛好者移動(dòng)時(shí)佩戴的無線耳機(jī)。

細(xì)胞電源

基于DNA和化學(xué)元素的計(jì)算機(jī)在2020年早期已成功實(shí)現(xiàn)了商品化。在過去一年中，采用這種成熟技術(shù)的植入式自供電醫(yī)療設(shè)備開始出現(xiàn)，這些芯片能夠從人體細(xì)胞中汲取能量。與目前廣泛應(yīng)用的E-UWB(極端超寬帶)無線鏈接技術(shù)，以及基于集成式MEMS的血液分析技術(shù)相結(jié)合，這些植入式設(shè)備有望給醫(yī)療遙測領(lǐng)域帶來一場變革，并極大提高人類平均壽命。