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2019年的十大突破性消费者技术

2020-01-31 09:46:11 Brian Dipert 阅读:
2019年的十大突破性消费者技术,包括:设备自主;Wi-Fi增强;5G蜂窝移动网络;AMD的CPU复兴;7nm半导体工艺制程;语音接口;个人健康监测;主流通用GPU;大容量、低成本SSD;流媒体内容。

笔者总结了2019年的十大突破性消费者技术,包括(排名不分先后):6Aeednc

  • 设备自主
  • Wi-Fi增强
  • 5G蜂窝移动网络
  • AMD的CPU复兴
  • 7nm半导体工艺制程
  • 语音接口
  • 个人健康监测
  • 主流通用GPU
  • 大容量、低成本SSD
  • 流媒体内容

设备自主

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图1:特斯拉Model 3实现了“智能召唤”等功能。6Aeednc

在2019年,关于自动驾驶汽车的文章已经有很多,诸如“Tesla’s recently enabled ‘Smart Summon’feature”和“pending ‘early access’full self-driving capabilities”(这些功能在图1所示的特斯拉Model 3中已经实现)。正如笔者在之前的一篇文章中所提到的,部分自主驾驶辅助功能近来越来越普遍,而且至少在短期内对驾驶员、乘客和行人安全等方面有很大的影响。再看看小汽车之外的其他类型车辆,比如自动货运卡车,则声称解决了人类驾驶员短缺的问题,同时还减少了人类驾驶员可能出现的失误(尽管没有任何机械问题)。如果再将视野拓展,我们会看到许多其他类型的自主设备也已经广泛应用,例如计算机视觉增强型无人机和吸尘器。6Aeednc

Wi-Fi增强

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图2:TP-Link AX1500路由器售价低于70美元。6Aeednc

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图3:Google第二代Nest Wi-Fi系统不支持Wi-Fi 6。6Aeednc

无线网络技术方面,2019年有两项创新成为主流,它们不同程度兼容局域网(LAN)客户端,因此会对其产生短期影响。首先是网格网络(Mesh networking),这是几年前Eero、谷歌(采用OnHub的第一代Google WiFi系统)和Luma等公司推出的一项针对消费者的定制产品,当时属于小众市场。现在,我能想到的几乎所有网络公司都在其产品组合中至少配置有一个网格。它们基于成熟的协议,具有很高的客户端兼容性,使用户和用户设备在家中漫游时不会断开路由器连接,也无需切换SSID。6Aeednc

另一项创新技术是“Wi-Fi 6”,即802.11ax。经过数年的开发,2018年10月Wi-Fi联盟正式发布了该技术,并随即发布了一系列芯片组、软件和基于这些芯片组和软件的终端设备。引用维基百科的描述,“为了提高频谱利用率,新技术引入了更好的功率控制方法以避免相邻网络之间的干扰,如正交频分多址(OFDMA)、更高阶的1024-QAM,并在上行方向添加了下行MIMO和MU-MIMO链路以进一步提高吞吐量,同时采用目标唤醒时间(Target Wake Time)和WPA3等改善功耗和安全协议的可靠性。”它向后兼容802.11ac和前代协议,当然,在这些用例中没有任何增强。至少已有一家路由器制造商TP-Link推出了其Wi-Fi 6路由器产品,如图2所示的TP-Link AX1500路由器,其价格低于70美元。然而,至少到目前为止,Google并不愿意跟上TP-Link的脚步,Google官方表示,由于成本原因,其最新的第二代Nest Wi-Fi系统(如图3所示)没有计划提供对Wi-Fi 6的支持。6Aeednc

5G蜂窝移动网络

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图4:摩托罗拉利用5G Mod配件为几年前推出的机型提供5G网络。6Aeednc

经过多年炒作,5G蜂窝无线技术终于落地(严格来讲,目前也只是针对移动设备。Verizon早在2018年就已经开始提供有限的固定宽带服务,但直到2019年才有了大幅发展)。摩托罗拉利用5G Mod配件,可为几年前推出的机型(Moto Z2 Force Edition、Moto Z3和Moto Z4)提供5G网络(图4)。这种方法延长了手机的市场寿命,不失为一种聪明的方法。摩托罗拉的原生5G手机也正在开发中,但其竞争对手华为和三星则已经在销售多种支持5G的机型。许多测评显示,与LTE手机相比,这些5G手机不仅体积庞大、笨重,并且容易过热,甚至会导致传输速率退回到4G。但是,5G最大的问题还是在于什么时候才能覆盖全球范围,以及最终的覆盖范围,当然,还有在某个位置内是否能提供始终如一的可靠性(这部分取决于所使用的频段)。不过,至少5G时代已经来临。6Aeednc

AMD的CPU复兴

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图5:32核AMD Ryzen Threadripper 3970X目标为高端台式机市场。6Aeednc

自2006年收购ATI Technologies以来,AMD一直是GPU的领先供应商。但近几年,AMD在CPU的性能和功耗方面明显落后于长期以来的宿敌英特尔,只能以降低竞争产品的价格来保持少量的市场份额。然而这种状况在2019年发生了颠覆性转变。实际上,AMD在三年前就预告了其Zen微架构,并于次年开始发售相关产品。计算机OEM们花了一些时间来熟悉Zen与x86的兼容性及其他特性,并逐步将基于Zen的系统设计推向市场。在AMD大展抱负的同时,英特尔持续产品短缺,AMD利用自己的优势,对微体系结构及其制造工艺不断进行迭代。6Aeednc

例如最近推出的32核AMD Ryzen Threadripper 3970X,其建议零售价为1999美元,目标市场为高端台式机(HEDT)市场,目前英特尔还没有产品可与之匹敌。针对工作站的英特尔Xeon W-3175X少了四个内核,成本却增加了50%(售价2999美元)。由于要依靠产能有限的代工供应源,AMD将全部精力集中在利润较好的几个市场领域:HEDT、工作站和服务器,至少目前如此。在主流台式机市场,由于英特尔有多个晶圆工厂,加上其长期在各种移动计算器件的功耗方面所做的努力,因此仍然占据一定的优势。英特尔表示,即将进行的架构改革和迟到的工艺尺寸的缩小一定会使它重回领导地位。但是,AMD的爆发从本质上来说并非只与AMD相关,这其实是在庆祝CPU市场又重新开始了真正的竞争,这是一次复兴,它最终将使所有人受益,就连英特尔也不例外,因为在这种情形下它不得不加强产品的开发。6Aeednc

7nm半导体工艺制程

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图6:苹果iPhone 11使用了自产的A13 SoC,其中包含85亿个晶体管。6Aeednc

笔者在之前的文章中也提到,架构创新并不是AMD CPU能够再次与英特尔产品同台竞争的唯一原因。AMD先进的光刻技术同样至关重要。在过去几年中,AMD及其代工合作伙伴已迅速从14nm工艺节点过渡到7nm工艺节点,从而实现了更高性价比的晶体管预算、更快的晶体管开关速率和更低的晶体管功耗。而英特尔则一直停留在其14nm节点上(虽然英特尔声称这一工艺等同于其他厂家的10nm工艺),并不得不仅仅通过架构调整来迭代产品线。6Aeednc

AMD并不是唯一利用台积电7nm代工线制造其领先产品的半导体供应商。图6显示了苹果iPhone 11使用的自产(基于Arm)A13 SoC,以及其中的晶体管数。这张图片包含的意义远非一个数字所能描述。实际上,A13并不是苹果制造的第一个7nm应用处理器,A12才是第一个。但A12仍然不是首款基于7nm的产品(尽管它是在终端产品中使用的首款商用7nm处理器),华为子公司海思的麒麟980才是。6Aeednc

语音接口

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图7:亚马逊的Echo智能音箱。6Aeednc

亚马逊的Echo智能语音助手(如图7所示)及其竞争产品,包括苹果的HomePod、Facebook的Portal和Google的Nest Home,已经得到媒体的广泛报道,也已经被消费者广泛使用。但也有很多内置了语音接口功能的产品鲜少被报道却影响深远,比如苹果的MacOS(Siri)、Google的Android、微软的Windows 10(Cortana)、亚马逊的购物App,以及兼容多种移动操作系统的Google搜索App(笔者亲戚家的Comcast Xfinity系统遥控器甚至嵌入了麦克风,用于语音搜索和导航)。笔者自己再也不使用智能手机或平板电脑的弹出虚拟键盘来搜索或输入文本消息了,现在语音输入的准确度已经足够高了,使用时如果偶尔有错只需修改一下就可以了,这点麻烦是可以接受的,毕竟语音输入很方便。随着用户反馈不断被算法的迭代AI训练程序理解学习,准确性终有一天会达到100%。6Aeednc

个人健康监测

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图8:Apple Watch 5可以测量心电图。6Aeednc

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图9:Fitbit Inspire HR虽然价格较低但仍能测量步幅、心率和睡眠状况。6Aeednc

消费者过去只能依靠医院的年度体检来了解自己的健康状况,随着可穿戴设备的蓬勃发展和迅速普及,他们的健康状况越来越多地由自己进行分析。比如图8中的Apple Watch 5可以测量心电图(EKG),图9中的Fitbit Inspire HR虽然成本较低但仍然能够测量步幅、心率和睡眠状况等。而且,人们也越来越乐于共享其个人设备所收集的数据,因为这样对大家都有好处(当然还是要注意保护隐私)。感兴趣的读者可以参阅苹果与斯坦福大学合作发布的Apple’s Heart Study研究结果,以及之后宣布的三项新研究。6Aeednc

主流通用GPU

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图10:Jetson Nano开发人员套件采用的SoC集成了128核 Maxwell-generation GPU和四核Arm Cortex-A57 CPU。6Aeednc

早在2005年末,笔者就曾写过一篇专题文章“Instigating a Platform Tug of War: Graphics Vendors Hunger for CPU Suppliers’ Turf”,另外还有其它几篇文章,描述了GPGPU(通用图形处理单元)技术的发展。从那时起,NVIDIA就一直倡导在并行处理加速算法中应用这种技术,否则算法就会在系统CPU上串行执行且速度更慢。但是,当时成功实现这些概念的例子还很少,只有例如Apple的Core Image API,以及Adobe程序套件中的一些静止图像和视频图像处理功能。6Aeednc

反观15年后的今天,GPGPU发展已相当成熟。例如,在笔者的文章发表两年之后,NVIDIA推出了CUDA开发平台和相关API。超级计算机和其他科学计算社区以及其他组织都十分踊跃地采用了这个平台。而且随着各种深度学习技术的出现,GPGPU迅速取代了传统的算法开发方法。NVIDIA首先发现可采用GPU作为深度学习模型训练加速平台,并沿用至今。现在,它们还越来越多地用于加速后续的深度学习推理程序。例如,图10所示的Jetson Nano开发人员套件,价格不到99美元,它所采用的SoC集成了128核 Maxwell-generation GPU 以及主频为1.43GHz的四核Arm Cortex-A57 CPU。6Aeednc

高性能、低成本SSD

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图11:1TB 2.5英寸SSD价格大约为90美元。6Aeednc

在1990年代初期,笔者曾是英特尔开发团队的成员,参与设计、申请专利,推出了世界上第一个采用闪存的硬盘驱动器,即我们所知道的SSD(固态硬盘)。这款产品是潮流的开创者,它采用双芯片32Mb(是的,没错,是4 MB)NOR闪存,由于塞入2.5英寸HDD中的芯片数量很少,你可以想象得到这个硬盘有多小、有多昂贵!我敢肯定,当时的很多媒体和分析人员、系统工程师、半导体竞争对手还有其他人一定在嘲笑我们试图击败旋转磁性硬盘这个假想敌的愚蠢行为。6Aeednc

我得说,时间证明我们的方向是正确的。图11所示的1TB 2.5英寸SSD现在经常在广告中出现,价格大约为90美元;而去掉闪存阵列前面DRAM缓存的ADATA低端产品变体则更加便宜。相较于HDD,SSD本身更加坚固、功耗更低并具有更高的随机访问速度,目前已非常普及,尤其是在移动计算器件中应用广泛。单位成本的急剧下降(随之带来的容量增长)部分得益于先进的光刻技术带来的工艺微缩趋势,这种趋势也使逻辑器件受益,而硅效率更高的NAND闪存也随之崛起。而且,通过在每个单元中实现多位信息存储(我也是第一代英特尔StrataFlash two-bit-per-cell产品团队的成员),SSD进一步加速,最新一代QLC(四级单元)芯片每个晶体管能够存储四位信息。接下来,3D NAND出现了,它在同一平面内垂直堆叠了多个存储晶体管,而原来相同面积只能放置一个。6Aeednc

订阅内容

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图12:流媒体已占音乐行业收入的80%。6Aeednc

不久之前,音乐行业还在公开谴责在线流媒体和其他订阅服务将他们逼入了绝境。然而世界变化如此之快,一份最新的报告显示,流媒体已经占该行业收入的80%。当然,这些收入中有多少付给了艺术家和词曲作者则是另外一回事。6Aeednc

在线视频也是如此。感恩节期间,笔者回到家乡,震惊于电影院数量之少、出入影院的人数之少。感恩节晚上,我们观看了一场小丑表演,总共大约有10位观众,我们是其中三位。那家剧院甚至没有让职员费事检查门票和确认购买(我们的票是通过Fandango购买的),早知这样我们不用付钱就可以溜进去了。这家剧院的设计看起来和多年前没什么不同。剧场所有者或许已决定不做进一步投资,而是尽可能地赚取利润,能多久就多久。相反,其他剧院则有目的的做了一些升级,例如拆除了几排座位,换上少量的毛绒座椅,并为这些位置提供食物和饮料,还更新了放映室的音响系统等等。与此同时,之前还曾指责Netflix及其他暴发户的迪士尼和其他一些内容工作室,现在也不遗余力加入了他们的在线客户之争。6Aeednc

(原文刊登于ASPENCORE旗下EDN英文网站,参考链接:10 consumer technology breakthroughs from 2019。)6Aeednc

本文为《电子技术设计》2020年02月刊杂志文章,版权所有,禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里6Aeednc

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Brian Dipert
EDN资深博客作者。Brian Dipert是前EDN杂志的高级技术编辑。 他是BDTi的高级分析师,嵌入式视觉联盟的主编,以及AnandTech、EDN杂志和《低功耗设计》的特约编辑。 他也是Sierra Media的创始人。
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