在2016年,運算領域邁入了一個生氣勃勃又色彩繽紛的秋天…

空氣中帶著一絲寒意,因為摩爾定律(Moore’s Law)變得越來越複雜且昂貴,半導體產業界邁入成熟且持續整併;但這也是一個充滿活力的季節,因為有許多新種類的人工智慧(AI)處理器、新型記憶體問世,還有一個全新的5G無線通訊層正在醞釀中,以及一個雖然規模不大卻蓬勃發展的虛擬實境(VR)市場崛起。

在一年前,眾家市場分析師對於VR是否能在2016年取得成功、或者將再次一敗塗地仍看法分歧,甚至還有人預言該市場會「跌得很慘」。

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市場研究機構Jon Peddie Research先前預測VR頭戴式裝置在2016年將會先出現短暫成長,然後就開始走下坡

在2016年結束之前,產業組織The Khronos Group意識到市場需要一個開放性應用程式介面,才讓一個已經誕生數十種產品的市場領域順利成長;在此同時,正在為2017年開發即時遠端臨場應用程式的工程師與廠商們,則認為遊戲甚至或許不是VR頭戴式裝置的最大宗應用。

以長期角度來看,技術發展藍圖導向的是擴增實境(AR);而在這一路上,行動VR (編按:須結合智慧型手機的VR頭戴式裝置)將智慧型手機電子推展至極限,同時英特爾(Intel)等廠商正在打造新一代的整合式頭戴式裝置。

高階頭戴式裝置與PC的高昂價格,讓它們仍遠離主流市場買家(就像我自己);但科技狂熱者(就像我同事Max Maxfield)渴望最新的應用程式、控制器以及體驗;懷疑者承認,低價的行動VR體驗還是令人振奮,儘管還有一些困難需要克服。

定義AI加速器的競賽開跑

在今年5月舉行的年度開發者大會上,Google執行長Sundar Pichai明確表示,人工智慧已經成為像該公司一樣的超大規模資料中心業者的戰略應用以及平台;Google的競爭對手Amazon已經推出低價裝置Echo,能為消費者的家提供AI服務。

Pichai還發表了張量處理單元(Tensorflow Processor Unit,TPU),撼動美國矽谷,也為定義新類型處理器的競賽鳴槍起跑。x86處理器巨擘Intel在今年收購了兩家AI晶片新創公司Nervan與Movidius,並公佈了針對此新興領域的第一版發展藍圖;AI是已故Intel創辦人暨前任執行長Andy Grove會稱之為「拐點(inflection point)」的技術。

Intel的長期對手AMD也沒有落後太多;就在Intel活動之前不到一個月,AMD也發表了以其最新繪圖處理器與開放性軟體工具為中心的AI策略。

AMD正嘗試降低將高階GPU與記憶體並排堆疊在矽基板上的2.5D封裝元件成本,該公司的首席繪圖處理架構師Raj Koduri呼籲建立一個包括晶圓代工業者、封裝技術業者的更廣泛生態系統,掌握該技術並將之推向主流。

就在Intel與AMD積極行動的同時,有三家高調的AI處理器新創公司也投入競爭──包括Graphcore、Wave Computing與Cornami等都預計在2017年推出可用晶片。IEEE也迅速介入,呼籲工程師衡量AI設計對道德標準的需求;諷刺的是這可能已經太遲,有一位分析師推測,像是Amazon Echo以及Google Home等虛擬助理裝置,會是2016年的熱門聖誕禮物。

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Google的TPU為AI加速器之爭鳴槍起跑

新一代記憶體

過去一年,對於在實驗室醞釀多年的新型記憶體究竟會不會進入商用市場,產業界一度抱著希望後失望、又重燃希望。

Intel在年初解釋了為何眾人期待的3D XPoint記憶體可能會比先前所想的更難製造;但實際上在今年底,該種記憶體的樣品還是難產,分析師們也都在猜測內部結構。而Intel合作夥伴美光(Micron)在今年8月則展示了一款固態硬碟(SSD)原型,採用PCIe Gen3介面、寫入速度不到20ms,讀取速度則不到10ms,比現有的NAND快閃記憶體SSD快十倍。

三星(Samsung)也表示該公司正在開發一款先進的3D NAND元件;而Terabyte等級的Z-NAND SSD,性能與上述Micron產品相當。

Intel尚未發表任何關於3D XPoint細節的論文,但其他新型記憶體是月初舉行的年度國際電子元件會議(IEDM)焦點,預期也會是明年2月登場的年度國際固態電路會議(ISSCC)之重頭戲;或許我們在明年8月的Intel開發者論壇(IDF)能知道更多。

在此同時,研究人員仍看好MRAM技術;這種由IBM領銜開發的記憶體在2016年已經20歲了。新創公司Everspin在4月推出了256Mbit的MRAM元件,號稱能替代SSD內的DRAM做為寫入快取記憶體;Globalfoundries在9月時透露,該公司將在其22奈米FD-SOI製程,採用Everspin技術來替代嵌入式快閃記憶體。

Marvell技術長在一場8月舉行的活動上,介紹了一種不知名的記憶體控制器,據說會比其他啟發它的新式記憶體更快問世;WD (Western Digital)的技術長則在同一場活動中承諾,其磁阻式記憶體(resistive RAM)將會在2020年以前上市,而且性能優於3D XPoint。而 因為記憶體技術瓶頸仍是電腦性能進展的一大問題,2016年出現的新希望可望延續到新的年度。

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Micron展示採用3D XPoint記憶體的SSD原型

5G行動通訊向前邁進

我們在2015年討論的無線與網路技術主題,主要是關於正蓬勃發展的智慧型手機、Wi-Fi以及藍牙低功耗技術;今年智慧型手機雖然仍常佔據頭條位置,不幸的是Samsung發生了Galaxy Note 7智慧型手機發生電池起火的意外,也成為輿論關注焦點。

Google的硬體部門在10月初推出了一款新手機,旨在與Samsung還有Apple的頂級機種競爭;不久之後,中國業者樂視(LeEco)也在北美市場推出了一款新手機LePro3,與Google新機有著類似的雄心壯志。

但通訊領域更大的話題是與5G相關,其相關標準的訂定已經在4月份正式展開,預期要到2020年才會有成果;類5G服務的競爭壓力則是已經提早浮現,許多現場測試已經在進行中。

高通(Qualcomm)在6月份展示了包含DSP與FPGA的基地台原型,提供上述現場測試採用;該公司在10份發表了一款28GHz晶片組,應用在韓國電信業者Korea Telecom以及美國電信業者Verizo的測試,並最終將演變為成熟的產品。Qualcomm的競爭對手Intel也推出了類似的原型系統,並推出28GHz晶片樣本。

在9月,一位參與3GPP標準會議的Qorvo工程師表示,該組織期望能在2018年5月推出Phase 1的次6GHz頻段5G規格初始版本;5G標準最終將實現廣泛的高頻、低延遲應用市場,跨越從1GHz以下到數十GHz的頻段,將改變手機與基礎建設系統如基地台、邊緣網路的市場格局。

轉向5G可能對產業界邁向運算新時代有所幫助;無疑的,運算產業的春天還沒來,也許量子位元將會在那時候蓬勃發展;而現在我們正在一個繽紛色彩迸發的、充滿活力的秋天!

編譯:Judith Cheng

(參考原文: Computing Got Colorful in 2016,by Rick Merritt)