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作者:是德科技Jessy Cavazos

是德科技 Jessy Cavazos.png

5G 轰轰烈烈展开部署的同时,对下一代技术的研发工作也已经拉开帷幕。6G 无线技术承诺创造更美好的未来,其中一个目标就是实现人类社会、物理世界和数字世界的融合。通过融合,6G 有望为实现联合国可持续发展目标提供巨大助力。

本文回答了关于 6G 的一些常见问题,并深入介绍了 6G 愿景以及如何实现这些关键目标。

什么是6G?

简而言之,6G 是用于蜂窝网络的第六代无线通信标准,将接替当前的5G(第五代)标准。不过,研究界并不指望 6G 技术取代前几代技术。相反,新旧技术会共存协作,合力改善我们的生活。

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虽然 6G 在某些方面可以借鉴 5G,但想要满足更先进的技术需求,彻底改变我们与世界的连通方式,还有很多空白技术需要从头开始研发。

第一个有待提升的领域是速度。从理论上讲,5G 可以实现 20 Gbps 的峰值数据速率,不过迄今为止测试中记录得到的最高速度只有 8 Gbps 左右。在 6G 中,随着我们开始采用更高频率(100 GHz 以上),目标峰值数据速率将达到 1,000 Gbps1 Tbps),这足以支持立体视频等使用场景,提供增强的虚拟现实体验。

实际上我们已经展示 310 GHz 频率的空中接口传输,其峰值速度高达 150 Gbps

除了速度之外,6G 技术还会带来另一个关键优势:极低的延迟。这意味着通信的时延可以降至极低,让物联网(IoT)和工业应用能够尽情释放其潜力。

6G 技术将提供增强的连通性,赋能未来的物联网创造更多奇迹。现在的 5G 能够支持每平方千米(或 0.38 平方英里)范围内同时连接 100 万台设备,6G 会将这个数字提升至 1000 万台。

但是,6G 带给我们的不仅仅是更快的数据速率和更低的延迟。下面我们就来探讨几项对新一代无线通信有重大影响的新技术。

6G技术的用户是谁?使用场景有哪些?

5G 中,我们开始看到机器对机器通信的兴起,而 6G 有望推动其更上一层楼。大众都将成为 6G 的最终用户,越来越多的设备也将如此。这种转变不仅会影响到人们的日常生活,也会给企业和整个行业带来变革。

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除了为最终用户提供更快的浏览速度之外,我们还可以期待通过仿佛身临其境的、有触觉的体验来增进人与人的交流。例如,爱立信就预测会诞生感官互联网,即有可能以数字方式让人们感受到气味或味道。新一代移动网络联盟(NGMN)的一份报告称,全息远程呈现和立体视频(我们可以将其视为 3D 视频)也将成为一种使用场景。这一切都是为了让虚拟现实、混合现实和增强现实融入我们的日常生活。

6G 技术可能会对企业和行业产生更大的影响,归根到底会造福我们这些最终用户。机器届时将能够同时处理几百万个连接,完成它们现在还无法胜任的任务。

NGMN 报告预计,6G 网络将实现超高准确度的定位和跟踪。这可能会带来多方面的进步,例如允许无人机和机器人运送货物和管理制造工厂;改善数字医疗保健和远程健康监测;以及加强数字孪生的使用。

数字孪生将发展成为一个值得关注的使用场景。某些行业可以借助这个重要工具来有效地解决工厂或特定机器的问题,类似的好处不胜枚举。我们可以试想一下创建整个城市的数字孪生,并对复制对象展开测试来评估哪些解决方案最适合交通管理的情景。新加坡政府已经着手构建一个 3D 城市模型,为未来实现智慧城市做准备。

如何才能实现6G?

创造新世界需要采用新技术。在边缘计算、人工智能(AI)、机器学习(ML)和网络切片等领域,6G 无疑可以从 5G 中受益匪浅。与此同时,我们还需要彻底变革才能满足新的技术要求。

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首先是应了解如何在亚太赫兹频率范围内运行。5G 需要在24.25 GHz 52.6 GHz 的毫米波(mmWave)频段内运行才能完全发挥其潜力,而新一代移动连通性很可能会转向采用 100 GHz 以上的频率,即亚太赫兹频率,甚至可能会进入真正的太赫兹频率。

为什么要了解这个?随着频率增长,信号波会展现出不同的特性。5G 之前的蜂窝通信仅使用 6 GHz 以下频谱,信号最远可以传播 10 英里。在毫米波频段,信号传播距离急剧缩减到 1,000 英尺左右。6G 建议使用的亚太赫兹信号传播距离往往更小,只有几十到几百英尺而不是上千英尺。

话虽如此,我们可以使用新型天线来尽量扩大信号的传播距离。天线的尺寸与信号波长成正比,因此频率越高,波长越短,天线的尺寸可以缩减到足够小而能够大量部署。此外,天线还采用了一种叫做波束赋形的技术,将信号朝向某个特定的接收机发射,而不是像 LTE 之前常用的全向天线那样向着四面八方发射。

另一个重要领域是为AIML设计6G网络。5G已经开始考虑将AIML添加到现有网络中。到了6G时代,我们有机会从头开始建设与生俱来就适应这些技术的网络。

国际电信联盟ITU)的一份报告称,到2030年,全球每月将产生超过5,000艾字节(或50亿太字节)的数据。鉴于互联的用户和设备数量如此庞大,我们将不得不依靠AIML来执行各项任务,例如管理数据流量;允许智能工业机器做出实时决策并高效利用资源等等。

6G需要解决的另一个挑战是安全性――如何确保数据安全,只有得到授权的用户才能访问它。解决办法是让系统能够自动预测复杂的网络攻击。

最后一项技术需求是虚拟化。随着5G的演进,我们将逐渐转向虚拟环境。如今,Open RANO-RAN)架构将更多的处理和功能转交给云端负责。边缘计算等解决方案将在未来变得越来越普遍。

6G技术是否可持续?

可持续性是当今电信行业关注的焦点。诚然,随着 5G 的推进,6G 也离我们越来越近,人类和机器将消耗越来越多的数据。以我们在数字世界的碳足迹为例,发送一封简单的邮件相当于向大气中排放 4 克二氧化碳。

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幸好,6G 技术有望帮助人类在各种应用中提高可持续性。优化农场自然资源的使用就是一个例子。通过使用实时数据,6G 还能赋能智能车辆进行路线规划,这将有助于减少碳排放并更好地分配能源,从而提高能源效率。

此外,研究人员也将可持续性放到了他们 6G 项目的中心。使用新型材料的半导体等元器件应当会降低功耗。归根结底,我们预计新一代移动连通性将会有助于实现联合国可持续发展目标。

6G将在什么时候可以使用?

业界一致认为,第一个包含 6G 的第三代合作伙伴计划(3GPP)标准版本将在 2030 年完成。6G 技术的早期版本最早可能在 2028 年投入试运行,像前几代标准一样都需要经历十年左右的时间。这是下一代通信联盟Next G Alliance)公布的愿景。

在将新一代移动连通性推向市场之前,国际机构会针对技术规范展开讨论,从而实现互操作性。例如,确保您的手机能在世界各地使用。

ITU 3GPP 同为知名的标准化机构,他们也设立了工作组来评估全球 6G 研究进展。

另外技术的发展同样需要时间。许多6G功能需要借助在材料和方法上都突破常规的新的解决方案才能实现,开发这样的方案也同样需要时间。

好消息是:电信行业正在朝着下一代通信飞速发展

以是德科技为例,我们正在充分利用 5G Open RAN 领域的成功经验,协作开发适合需求的解决方案,共同为 6G 奠定良好基础。

我们还与市场领军企业携手合作,推进新兴 6G 技术的测试和测量。每周都会有捷报频传,看到某公司或某高校取得了突破性的发现。

更让人振奋的是,我们每天都离 6G 更近了一步。建设未来的互联网要从现在做起。我们的征程才刚刚开始,我们热切期待您的加入。

关于是德科技

是德科技提供先进的设计和验证解决方案,旨在加速创新,创造一个安全互联的世界。我们在关注速度和精度的同时,还致力于通过软件实现更深入的洞察和分析。在整个产品开发周期中,即从设计仿真、原型验证、自动化软件测试、制造分析,再到网络性能优化与可视化的整个过程中,是德科技能够更快地将具有前瞻性的技术和产品推向市场,充分满足企业、服务提供商和云环境的需求。我们的客户遍及全球通信和工业生态系统、航空航天与国防、汽车、能源、半导体和通用电子等市场。2021 财年,是德科技收入达 49 亿美元。关于是德科技公司(NYSE:KEYS)的更多信息,请访问 www.keysight.com

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2022年全球iPaaS终端用户支出将增长18.5%

Gartner 2022年云平台服务技术成熟度曲线显示,集成平台即服务(iPaaS)和低代码应用平台(LCAP)技术将在不到两年的时间内达到生产成熟期(Plateau of Productivity)。

技术达到生产成熟期的标志是该技术的现实影响得到证明和接受。随着越来越多的企业机构对风险下降程度感到满意,这两项技术的采用开始进入到快速增长阶段(见图一)。

Gartner杰出研究副总裁Yefim Natis表示:企业上云正在推动iPaaS市场的增长。iPaaS已在全球进入到主流采用起步期,覆盖了20%50%的全球目标受众。这些受众使用iPaaS产品来集成应用与数据,以及生态系统、应用程序接口(API)和业务流程。

2022年全球iPaaS终端用户支出总额预计将达到56亿美元,较2021年增长18.5%2022年全球公有云服务支出总额预计将达到4980亿美元,同比增长21%

图一、2022年云平台服务技术成熟度曲线

2022 cloud platform HC .jpg

来源:Gartner20228月)

凭借易于获取、功能多样和初始成本低等特点,iPaaS对大型企业机构和中小企业均具有吸引力。Natis表示:企业机构选择iPaaS来支持软件即服务(SaaS)应用与其他SaaS应用、本地应用和数据源的快速集成和自动化。近来,越来越多的企业机构开始对传统集成平台进行更新换代。对于现代化集成交付实践来说,这些传统集成平台过于昂贵和复杂。

企业低代码应用平台(LCAP)采用率和使用量增加

LCAP已在全球范围内进入到主流采用成熟期,覆盖了50%以上的全球目标受众。Gartner分析师预计,2022LCAP市场营收总额将达到74亿美元,同比增长28.4%

出于提高自身敏捷性和适应性的需要,除了集中式应用投资之外,许多企业机构还配备了专有应用开发和分析技能与工具。企业日益增加的技术自助服务需求,推动了低代码平台技术的快速发展并日趋成熟。

由于低代码开发工具是支持记录数字化等自动化项目的工具之一,因此LCAP也已成为超自动化部署中的一个关键组成部分。Natis表示:快速实现业务变革的需求日益增加。在此背景下,LCAP为企业机构提供了加速数字化创新的机会。

Gartner预测,到2024年,超级自动化功能将成为各低代码开发工具之间差异化竞争的重点。

Gartner客户可以在2022年云平台服务技术成熟度曲线中了解更多信息。

关于Gartner

Gartner(纽约证券交易所代码:IT)为高管及其团队提供可执行的客观性洞察。我们的专业指导和各类工具可以帮助企业机构在关键优先事项上实现更快、更明智的决策以及更出色的业绩。欲了解更多信息,请访问http://www.gartner.com/cn

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作者:杨晔 芯华章科技产品和业务规划总监

芯片越做越“大”,又越做越“小”。大小之间,不变的是设计师对系统整体表现的极致追求。

本文首发于电子行业综合学术期刊《电子产品世界》

近年来,随着大规模集成电路制造工艺发展速度减缓,相对于线性提升的芯片规模,芯片的制造成本呈现指数级上升,下图可以很清晰地看到两种趋势变化。

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图1 芯片晶体管规模与制造成本提升趋势 (数据来源:美国DARPA)

这些数字表明,我们正在为越来越复杂的芯片付出得越来越多。但是从1990年代到2000年代的经验好像并不是这样:每一代电脑手机价格涨得并不多,但是性能总是有大幅增长,甚至性价比都是在提高的,更好的电子产品甚至越来越便宜。为什么现在我们的感觉变化了?

这里有两方面的原因:第一,过去很长时间里消费电子的用户数量在指数级增长,这样的增长摊薄了指数级增长的成本;第二个原因就是摩尔定律,随着工艺改进,芯片上的晶体管数量每隔一段时间就会“无成本”翻倍,从而带来性能的飞速增长,所以我们感觉芯片的性价比总是在提高。摩尔定律会永远持续吗?最近这10年里,我们反复听到这个说法:摩尔定律已经结束。

关于摩尔定律的发展历史,从下图可以看得比较清楚,纵坐标是处理器性能,横坐标是不同的工艺和架构发展阶段。

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从70年代中期开始,基于CISC复杂指令集的处理器,经历了10年的快速发展,每3.5年性能就翻一倍。然后精简指令集RISC由于它流水线比较好设计,容易利用工艺的发展,所以能继续推动性能的快速发展,差不多1年半就提高一倍,当然这个时期也出现了制造工艺大发展,所以芯片性能提高比较快。

到2005年左右有一个重要的规律Dennard Scaling,或者叫MOSFET scaling差不多发展到头了,它的含义就是说工艺发展了,晶体管变小驱动电压就会变小,会自然带来芯片功耗的降低,所以你只管增加芯片复杂度,下一代工艺出来了自然会帮你把功耗压住。但是到这个阶段不行了,漏电压不住了,单位功耗无法再降,那么单核频率就没办法再提高了,那怎么办呢?我们都知道答案,就是转向多核处理器,多核又带来一个高速发展期,还是三五年就能提高一倍的性能。

但是,多核也存在一些问题,无论是手机上还是高性能计算上,都不是有多少核就总是能用多少核的,Amdahl定律就是描述这个规律,即算法里面的串行部分总会卡住最高的性能。同时,并行化也有额外开销,即使像图像深度学习这么极端的并行数据算法,也存在一些偏向串行化或者全局的算子会变成性能瓶颈。所以我们看到过去10年里面,处理器的实际应用性能提高远没有前30年那么快了。

总结来说,过去的四十年里面,不断发展的工艺和架构设计共同推动着摩尔定律持续前进,即使是今天也还有3nm、2nm、1nm先进工艺在地平线上遥遥可及。但是现实趋势来看,更高工艺、更多核、更大的芯片面积已经不能带来过去那种成本、性能、功耗的全面优势,摩尔定律确实是在进入一个发展平台期,也意味着我们进入了“后摩尔时代”。

如今,摩尔定律已经到了一个部分失效的阶段,即晶体管密度虽然还在继续增加,但功耗密度和性能密度已经很难进一步提高,也就是没有那种随着工艺改进自动发生的进步了。后摩尔时代,我们也观察到几个趋势正在给验证EDA带来更高的要求:

  1. 新兴应用领域飞速发展,需求急剧分化

  2. 从更多维度构造自主芯片,满足应用领域需求

  3. 压力巨大的应用创新周期

新兴应用领域飞速发展,需求急剧分化  

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过去几十年里,通用电子设备如个人电脑、手机、汽车、云计算等新兴应用领域正快速推动着芯片和EDA产业的发展。曾经围绕这些设备里芯片的一个关键词是“快”,更快的芯片就是更好的芯片,因为功耗、成本和物理限制都不是问题,那是一个美好的年代。

但是,后摩尔时代没有那么容易设计出“更快”的芯片了,或者说更快的芯片一定更贵了,是不是芯片不会再变化了呢?答案是否定的,未来芯片的变化反而会更大,不同的指令集、内存类型、内存大小、外部接口、专用指令或加速器、软硬件分工模式、封装模式等等,都没有绝对的好坏,甚至一味追求更高工艺都不一定正确了,因为单颗芯片继续简单增加功能或者提高工艺,必然带来成本的增加,对用户不一定是好事。

这种情况下,设计就不一定是做加法了,很多时候我们可能还要做减法。任何改变都是取舍权衡,那么权衡由什么来决定呢?由应用系统的需求决定。未来,如何发挥一颗芯片的设计,也需要应用系统和软件做相应的变化。过去那种软件不需要太多变化,隔几年用同样的钱换新一代的芯片就能看到系统性能提升,这样的经验已经不再适用了。

所以,后摩尔时代的芯片创新空间是变大了,而不是变小了。但是设计的约束和目的变了,从设计更快的芯片转变为设计更符合系统应用创新需求的芯片。我们也确实看到了业界在发生这样的变化:苹果、特斯拉、华为、谷歌、阿里巴巴等手机、汽车、服务器、AI、云服务等高科技系统公司,都在从“采购和使用通用芯片”,转向“定制自己的芯片”,在内部不断加强芯片团队方面的投资,通过SoC芯片和ASIC芯片的创新来实现系统创新。同时,新兴高科技的发展也反过来促进芯片设计和EDA的发展,比如人工智能、机器学习、云计算等技术对芯片设计和 EDA工具本身的影响也越来越大。

对于国内公司来说,在高工艺发展受限的大背景下,就更没有必要完全把注意力放在先进工艺上,应该看到即使是在14nm、16nm、28nm甚至更低工艺上,国内很多芯片产品整体来看还是跟国际巨头有差距,这种差距恰恰是架构、软件、编译器以及应用需求匹配等因素造成的。后摩尔时代的芯片创新,会有更多不同的维度。

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后摩尔时代的第二个趋势是,芯片设计约束变得更多维。过去在工艺发展驱动下,一般都以围绕着工艺的PPA(性能、功耗、面积)指标作为核心维度实现芯片设计,其中面积也约等于芯片成本。但是发展到后摩尔时代,PPA三者之间的矛盾互斥已经大到很难平衡,而成本也不再简单取决于芯片面积,因此我们可以观察到芯片设计的约束维度已经开始发生明显的变化,其中包括:

软 件

越来越定制化的芯片,必然也越来越依赖针对性的软件去利用这些创新的芯片功能。苹果手机在自主设计芯片之前,曾经长期CPU工艺落后于高通,但是基于iOS软件系统的苹果手机流畅程度、用户体验都优于大部分竞争对手。这个例子充分说明了系统级软硬件集成优化的重要性,而单个芯片的PPA指标并不必然能给整个应用系统带来提升。

而软件的优化,不能等到芯片开发生产完成再做,必需要从项目规划阶段就能根据应用需求做好软硬件划分,并把“特定软件”和“特定芯片”结合到一起,去实际评估最终能否达到性能需求。这样就出现了“先有鸡还是先有蛋”的问题,因此新一代EDA工具需要对软件提前定制和优化需求进行支持。

架 构

过去,处理器指令集以从CISC发展来的x86指令集为典型代表,在发展过程中不断增加新的指令,越来越庞大。但RISC-V为代表的新型ISA和架构反其道而行之,从一个非常简单的指令集出发,只为特定应用增加特定指令和加速器。基于这种思路,诞生了大量的DSA(领域特定)芯片,在AI监控、自动驾驶、IoT等领域取得了比通用处理器更好的效果。另一个更激进的架构演进方向代表是存内计算,让存储和计算能够在同一个器件内完成,这打破了冯诺依曼架构的固定模式,在很多机器学习应用上都能带来与工艺发展无关的效率提升。

同时,在多核、多计算单元、多芯粒(die)并行的复杂芯片中,SoC体系结构的优化也还存在很大的空间。举例来说,我们可以在某些ARM架构服务器芯片,或者在某国产x86 CPU芯片上,都观察到单核频率和特定计算性能高于同档次Intel Xeon处理器的情况,这说明单纯从处理器核的设计和生产工艺上,后来者们都已经达到一定的水准。但是在运行多核、多socket的数据库等复杂系统软件时,性能还是有一定差距,这也反向证明了在一个复杂的多核、多芯片、多级存储体系里,架构优化的重要性。

封 装

随着多芯粒(die)封装从2D逐渐过渡到3D,高带宽高密度互连的Chiplet封装成了最近很火的一个技术方向。它把不同工艺的模块化芯片,像拼接乐高积木一样用封装技术整合在一起,实现更高的性能。Chiplet可以更容易地赋能系统公司自定义创新芯片,也可以帮助中小型的芯片公司和团队降低创新门槛,把资源投入在核心创新点上。比如国产GPU公司壁仞科技最近发布的7nm GPU产品,通过CoWoS Chiplet技术集成了计算芯粒和高带宽HBM2内存芯粒,实现了媲美竞争对手4nm高端GPU的同等算力,并且在不同产品线之间共享计算芯粒,有效降低了成本和提高了良率。

但是Chiplet包含了很多EDA相关的新技术,比如说跟制造相关的包括封装里面功耗分析、散热分析等,Chiplet芯片的设计验证也对传统EDA提出了新的要求。特别是在验证技术和工具方面,实际上已经成为Chiplet发展的瓶颈。因为Chiplet目前还以单一公司完成全系统为主,但未来多厂商合作的新型Chiplet模式会把传统SoC流程打破,这就要求在IP建模、互连架构分析、系统功能验证、功耗验证等方面提出新的模式,而不仅仅是解决了制造问题就能实现全新的Chiplet产业结构。

多模块

从应用系统出发的新趋势,也决定了单颗芯片无法达成系统设计目的,因此芯片的定义、设计和验证也必须考虑多颗芯片之间的协同。比如Nvidia公司的NVLink GPU片间通信接口协议,给GPU处理器增加了高性能数据交换接口,绕过了原来的PCIe瓶颈,有效提高了多GPU协同训练大型AI模型的效率。目前复杂处理器的规模在几亿到上百亿等效逻辑门,但未来一个电子应用系统的总逻辑门数量会在几千亿、几万亿,这不可能用单颗芯片或单颗封装去完成,必须充分考虑几十到几百颗芯片的扩展,并有效处理子系统之间的连接和分工。

这种通过异构、多芯粒、多模块系统集成的方式,也体现了从系统设计角度出发去定义和设计芯片的理念。半导体设计产业开始不仅是通过工艺的提升,而是更多考虑系统、架构、软硬件协同等,从系统应用来导向、从应用来导向去驱动芯片设计,让用户得到更好的体验。

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再来说项目周期,自定义芯片驱动的系统创新周期是从应用需求创新开始,对系统和芯片提出新的需求,因此推导出需要一颗或多颗在功能、功耗、性能上权衡的芯片,然后开始芯片的设计和生产,芯片被制造出来之后投入使用,与软件一起形成新的系统。但是这个周期当中的芯片设计验证环节,对系统公司来说是一个全新的领域,不管是外包还是自研,在当前的EDA工具和方法学流程中,都存在1-2年的创新间隔。

由于系统级软硬件和传统芯片设计思路之间的隔阂,这样的创新性项目周期,往往从一开始就会耗费比预计更长的时间,从系统的功能性能指标到具体的芯片定义是一个非常复杂的过程,需要跨领域的架构工程师团队紧密合作,基于多种工具平台分解需求和向下映射。

鉴于系统级应用的复杂性和技术挑战,这些步骤往往需要比预期中更多的时间,这会迫使项目通过验证和测试等下游步骤去弥补损失的时间,进一步压缩本就很紧张的时间表。但是复杂SoC芯片和高级工艺的超高成本,又决定了芯片的验证要求很高,需要保证功能和性能验证的覆盖率,于是我们往往会看到芯片设计项目在仿真、调试、原型验证等环节碰到资源、人员、验证平台实现等各种瓶颈,引入更多的时间延误。即使芯片成功流片,进入生产阶段,系统级应用带来的复杂测试环境,对传统ATE测试方法又带来速度、资源上的各种限制,影响项目真正实现“进入市场”的时间点。

因此,这里的第三个趋势,是前两个发展趋势所必然带来的挑战。如果不能直面这些挑战,那么系统创新驱动的多维芯片创新就会受到影响。

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后摩尔时代,针对以上三大趋势,芯华章贯彻“终局思维”,以终为始,致力于打造更智能的EDA 2.0,其核心目标是:

  • 建立起能够覆盖从芯片级别到最终系统级别的验证和测试方法学,提升芯片及电子系统的性能表现。

  • 让系统工程师和软件工程师都参与到芯片设计中来,用智能化的工具和服务化的平台来缩短从芯片需求到系统应用创新的周期,降低复杂芯片的设计和验证难度,赋能电子系统创新。

未来,系统应用将是芯片设计的核心驱动力。芯华章所提出的EDA 2.0并不是一个0和1的状态变化,而是要在当前的基础上进一步增强各环节的开放程度。在开放和标准化的前提下,将过去的设计经验和数据吸收到全流程EDA工具及模型中,形成智能化的EDA设计,形成从系统需求到芯片设计、验证的全自动流程。同时,为了满足算力和平台化的要求,EDA 2.0应该与云平台和及云上多样化的硬件结合,充分利用成熟的云端软硬件生态。要支持应用厂商快速得到需要的芯片,EDA 2.0还应该是产品和服务的结合,最终实现电子设计服务——EDaaS(Electronic Design as a Service)。

2022年7月,芯华章成立研究院,汇集了沈昌祥、毛军发等中国两院院士,更有数十位来自集成电路设计、电子设计自动化与信息算法系统领域的顶级专家学者,以研究下一代EDA 2.0方法学与技术为目标,面向工业应用的核心基础技术做长期、持续地研发投入与技术攻关,推动从EDA 1.0往2.0发展,满足数字世界中系统应用对芯片多样化的需求,打造自主可信赖的电子系统创新基石。

来源:芯华章科技

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近日,国产EDA龙头华大九天披露半年报。公司2022年上半年实现营业收入266,487,581.85元,同比增长46.13%;实现归属于上市公司股东的净利润40,428,729.09元,同比增长105.02%。

华大九天表示,公司营业收入增长主要系当期 EDA 软件销售大幅增长所致。

日前,EDA厂商概伦电子也发布了半年报,也实现了增长。公司营业收入10,978.63万元,同比增加34.04%;实现归属于母公司股东的净利润1,831.06万元,同比增长38.28%;实现归属于母公司所有者的扣除非经常性损益的净利润1,714.48万元,同比增加49.14%。

华大九天募资35.5亿,加码EDA

华大九天成立于2009年5月,主要从事EDA工具的开发、销售及相关服务业务。其中,EDA工具是集成电路领域的上游基础工具,应用于集成电路设计、制造、封装、测试等产业链各个环节,是集成电路产业的战略基础支柱之一。

据招股书介绍,华大九天的主要产品包括模拟电路设计全流程EDA工具系统、数字电路设计EDA工具、平板显示电路设计全流程EDA工具系统和晶圆制造EDA工具等EDA工具软件,并围绕相关领域提供技术开发服务。

公司主要客户集中于国内一二线晶圆代工及平板显示厂商,如K1、上海华虹、京东方、惠科、上海兆芯集成、TCL科技等。

招股书显示,华大九天计划募资25.51亿元,将用于电路仿真及数字分析优化EDA工具升级项目、模拟设计及验证EDA工具升级项目、面向特定类型芯片设计的EDA工具开发项目、数字设计综合及验证EDA工具开发项目,以及补充流动资金。

EDA高景气,国内企业发展提速

EDA是指包括电路系统设计、系统仿真、设计综合、PCB 版图设计和制版的一整套自动化流程。是集成电路设计上游的高端产业,是集成电路设计必需、也是最重要的软件工具,也被称之为“芯片之母”。

随着5G、人工智能、物联网、自动驾驶等新兴技术的产业化加速,芯片需求量随之激增。此外,后摩尔时代半导体行业不断往前发展,芯片设计的复杂度随之提升,先进工艺节点极大推动了EDA的需求。目前,全球市场份额大部分仍在国际EDA巨头手中。

在此背景下,国内EDA行业虽起步较晚,但近年来需求增长迅猛,各路资本争相入局。

近年来,国产化的呼声越来越高,国内政策利好,资本加持,国内EDA厂商包括概伦电子、华大九天,还有思尔芯、广立微、芯愿景、芯和半导体等都开始突围。

目前,概伦电子,华大九天都已成功上市。

相信在这样多轮驱动下,国产EDA将能披荆斩棘,腾风而起。(文:拓墣产业研究 Amber整理)

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现代汽车工业发展迅速,汽车工程师和技术人员需要在他们的指尖上有合适的工具来快速和容易地识别问题。有许多诊断工具可以在任何一天分析不同车辆系统的性能,但这些仪器几乎总是包括示波器,它可以显示不同的电压,帮助汽车技术人员排除引擎盖下各种电气元件的故障。

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示波器在20世纪70年代首次被用于汽车行业的点火系统分析。从那时起,示波器已经发展成为任何车间的一个重要工具,今天它被用来对传感器和交流发电机进行故障诊断,进行压力测试等等。今天,对日益先进车辆的需求意味着车辆系统的复杂性只会增加,这使得高端的、专用的示波器变得更加重要。

看到许多行业对更先进工具的需求不断增长,泰克公司最近推出了2系列混合信号示波器(MSO),这是其迄今为止最紧凑、最便携的示波器。2系列MSO在便携式示波器中结合了台式机的性能,有助于开启新的用户体验,使现场调试变得容易、精确和可重复。

这篇博文将探讨新的2系列MSO的便携性以及该示波器改进的可管理性,将改善汽车客户的测试体验的许多方法。

将示波器带在路上

虽然示波器已经成为许多汽车专家的日常必需品,但这并不意味着使用它们的过程一直很容易。示波器是强大的测试和测量仪器,传统上主要是为了在固定的工程台上使用。这可能使执行一些诊断测试非常困难,甚至不可能,因为实现必要的读数往往需要在现场驾驶汽车,并连接示波器。以下是一家位于欧洲的主要原始设备制造商(OEM)的例子。

问题:从事汽车电气化工作的公司工程师正在使用传统的台式示波器对测试车辆进行分析。该示波器在实验室工作时可以满足他们的需要,但它的体积和重量都超过了在现场工作的安全性。他们还需要在汽车行驶时能够积极使用示波器,而测试车辆中的低功率逆变器几乎没有足够的容量来维持设备的工作,这使得实现必要的读数相当困难。

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用电池启用的示波器测试一辆赛车

解决方案:泰克公司提供2系列MSO给该OEM客户的工程师立即将其用于现场。尺寸、重量和易用性方面的差异是显而易见的,工程师们现在可以安全地将示波器放在他们的前座旁边。工程师们很喜欢它的电池操作时间长达8小时,这使得在记录重要测试数据的同时保持示波器供电成为可能。

2系列MSO的便携性只是一长串关键功能中的一个,它将对汽车行业和其他行业产生积极影响。接下来,我们将重点介绍新示波器的远程控制功能,以及TekScope和TekDrive软件如何将客户带入更高的协作和生产力领域。

请访问产品页面了解新的2系列MSO的更多细节,并了解更紧凑、更便携的示波器如何使您的业务受益,https://www.tek.com.cn/products/oscilloscopes/nextgentek

关于泰克科技

泰克公司总部位于美国俄勒冈州毕佛顿市,致力提供创新、精确、操作简便的测试、测量和监测解决方案,解决各种问题,释放洞察力,推动创新能力。70多年来,泰克一直走在数字时代前沿。欢迎加入我们的创新之旅,敬请登录:tek.com.cn

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2022年8月25日,天合光能光伏科学与技术国家重点实验室宣布,其自主研发的Vertex至尊高效N型单晶硅组件,基于66片210 mm×210 mm高效N型i-TOPCon电池,经权威第三方TÜV北德测试认证,组件窗口效率均达到24.24%,创造了大面积产业化N型单晶硅i-TOPCon电池组件窗口效率新的世界纪录。

今年3月10日,天合光能率先在210 mm×210 mm大面积N型衬底上实现效率高达25.5%的i-TOPCon电池,创造了大面积产业化N型单晶硅i-TOPCon电池效率新的世界纪录。

本次光伏科学与技术国家重点实验室的科研人员,采用自主研发的大面积210mm N型i-TOPCon太阳能电池,攻克了新型多主栅(MBB)及高密度封装技术,开发了多分片降低串联损失技术,在窗口面积为2.807 m2的大面积光伏组件上实现了24.24%的窗口转换效率。

"我们非常高兴地宣布研发团队在光伏科学与技术国家重点实验室取得的最新成果,这是行业第一次证明,大面积产业化高效N型单晶硅i-TOPCon组件窗口效率超过24%",天合光能技术工程中心负责人陈奕峰博士说,"这是天合光能在技术领域创造的第25项世界纪录。天合技术团队致力于技术创新和技术成果的产业化,引领行业发展,为客户创造价值。"

自2018年率先实现N型组件量产以来,天合光能高效高功率N型组件获得市场广泛认可并应用于电站和分布式等场景。天合战略布局并持续引领下一代高效N型技术,致力于为客户创造更大价值。2022年天合光能N型i-Topcon 电池组件产能达8GW,该系列组件产品基于先进210技术平台,叠加N型电池技术和高可靠性能组件设计,为全球客户带来更高发电量,更高安全和可靠性能,同时为家庭用户带来更极致绿色科技美学体验。

稿源:美通社

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全新沉浸式飞行体验,解锁更多拍摄创意

(2022825 深圳) 大疆创新正式发布DJI Avata ,产品贯彻体验至上设计理念,将“人机合一”的沉浸式飞行体验以安全易用的方式呈现给全球用户,灵动自由的飞行视角也将帮助影像创作者找到更多视觉表达的可能。

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DJI Avata 提供区别于普通航拍无人机的操控方式和飞行视角,通过佩戴飞行眼镜以第一人称视角进行操控[1]。全新DJI Goggles 2 与穿越摇杆搭配使用时,Avata 将变成人类视野的延伸,通过体感技术完成无人机控制,操作者与无人机仿佛有机结合为一体,沉浸式飞行体验更进一步。Avata 可以帮助飞行爱好者轻松获得以往需要较高学习成本的沉浸式飞行体验,灵动自由的飞行姿态适合拍摄视角冲击力强、节奏较快的画面,也能为影视团队、创作者带来独特的叙事视角。

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Avata 小巧的机身设计除了便于外出携带,还带来了多场景飞行的可能,无论是广袤原野,低矮树丛,还是狭长地带,Avata 都与你一同自由探索。一体化涵道气动设计的桨叶保护罩,在有效提升飞行性能的同时降低碰撞风险,更加安全可靠,配合下视双目和ToF 红外传感系统可实现低空和室内飞行[2]。Avata 配备1/1.7 英寸影像传感器,提供155° 超广视角,突破常规航拍视野,记录前所未有的视觉影像。

“人机合一”,全新沉浸式飞行体验

DJI Avata 是一款注重飞行体验的无人机,在提供安全稳定性能的基础上通过将复杂操控简单化,弱化人与无人机之间的操作隔阂,帮助用户沉浸于当前飞行瞬间,尽情享受飞行乐趣。

在操控上,Avata 兼容DJI 穿越摇杆和DJI FPV 遥控器2 ,选择以穿越摇杆进行操控,Avata  的操控将变得更简单、更自然,在体感技术的加持下轻微转动手部就能完成对飞行方向的控制,转动手腕就能完成精彩转弯动作,实现指哪飞哪的畅快体验。

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飞行眼镜作为显示终端,是优质飞行体验必不可少的一环。全新DJI Goggles 2 延续了以往飞行眼镜的炫酷风格,并配备两块业内顶级的1080P Micro-OLED 高清显示屏,显示效果细腻,响应速度快,100Hz 的刷新率流畅呈现飞行视野[3]DJI Goggles 2 还配置了独立视频处理芯片,有效优化视频播放的分辨率和流畅度,加上10 位色深增强性能,画面色彩更加真实。轻量化设计的DJI Goggles 2 约290 克,轻巧易便携,面罩材质柔软,整体透气性更好,为用户带来轻盈舒适的佩戴体验[4]。Goggles 2 的光学系统由多片玻璃非球面镜组成,支持远视200 度至近视800 度的屈光度调节[5],在不同屈光度下均可呈现清晰、透亮、无颗粒感的画面,不同视力水平的用户也能尽情享受飞行。并且Goggles 2 获得德国TÜV 莱茵低蓝光认证,在尽情享受飞行的同时呵护用眼健康。

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想要畅快飞行,离不开高清流畅的图传技术。Avata 搭载大疆旗舰级DJI O3+ 图传,SRRC 标准下最远图传距离可达6 公里,可提供1080P 图传画质[6],图传码率最高可达50Mbps ,延时低至30毫秒,在不同场景下,图传能紧随操控变化,画面显示顺畅。

飞行过程中的安全功能保障同样至关重要,Avata 配备下视双目视觉和ToF 红外传感系统,可感应机身下方障碍物,在保障飞行安全的同时可实现低空飞行以及室内飞行。在飞行时即便侧翻触地,反乌龟模式将实现无人机自主翻转归位,恢复待飞状态。在遇到失控、低电量情况时可通过自动返航功能将无人机带回,突发紧急情况下,可按下急刹悬停键飞行器即可悬停,Avata 时刻提供可靠守护

灵感不设限,解锁更多拍摄创意

越来越多的影视团队、创作者在航拍时尝试加入更多独特的叙事视角,Avata 除了在飞行过程中能带给使用者“人机合一”的沉浸式飞行体验,也因其较高的机动性和自由度,能为创作者提供视觉冲击力更强、层次更丰富的拍摄视角。在拍摄时,Avata 高机动性让画面能快速切换,在观感上静态物体也能动感十足,更利于生动展现建筑、城市地标和山川美景等拍摄主体。在高速运动时,镜头节奏加快,将更多的画面内容记录下来,产生较强的时空压缩感,也更适用于一些需要快速展现的拍摄内容。

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Avata 配备1/1.7 英寸影像传感器,最高可拍摄4K/60fps 视频[7],支持D-Cinelike 色彩模式。相较于普通航拍机 84° 的视场角(FOV),Avata 视场角拓宽至155° ,更符合人的视野范围,所拍摄内容也更具张力[8]。在拍摄过程中,视频增稳必不可少,Avata 支持超强增稳(RockSteady)和地平线增稳(HorizonSteady)两种增稳方式,超强增稳最大限度消除画面抖动,而地平线增稳则在拍摄时修正地平线方向至水平,两种各具特色的增稳可以满足创作者不同场景的拍摄需求。

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Avata 出色影像系统保障了基础的影视创作要求,而先进机身设计则进一步拓宽了创意表达的可能。Avata 采用全新一体化设计语言,并在轻量化和小型化上做了很多尝试。Avata 机身自带桨叶保护罩,有效提升无人机机身、飞行区域内人与物体的防护,降低风险发生的概率,让一镜到底、近距离拍摄成为了可能。经过涵道气动设计的桨叶保护罩,在飞行时可提供额外的推力,相较于孤立桨叶设计Avata 动力效能更高,续航得以保持在18 分钟的水准[9]。在保证结构稳定的基础去除非必要结构件,降低外出携带的重量负担。机身设计也尽可能小巧,在狭小空间的通过性大幅提升,拍摄的场景拓宽。

发售与服务信息

DJI Avata 飞行器单机售价3499 元,用户还可选购配件相对丰富的DJI Avata 进阶套装或智选套装。DJI Avata 进阶套装售价8498 元,包含Avata 无人机主机、DJI Goggles 2 、DJI 穿越摇杆,以及1 块智能飞行电池。DJI Avata 智选套装中所配备的飞行眼镜为DJI FPV 飞行眼镜V2 ,其他配件与进阶套装保持一致,售价为6998 元。想要畅快飞行的用户,还可选购DJI Avata 畅飞配件包,包含2块智能飞行电池以及充电管家,售价为1499 元。即日起,DJI大疆官方商城、京东、天猫、苏宁易购及北京、上海、南京、杭州旗舰店和线下授权体验店以及其他合作伙伴即日起正式发货。

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适用于DJI Avata 的保障计划DJI Care 随心换同步上线,提供全方位意外保障解决方案,仅需支付一定置换费便可一键极速换新,无惧飞丢、跌落撞击、进水等意外状况导致的机器损坏。并享受安全奖励、三者险、双向免邮等多种专属服务权益。DJI Care 随心换 1 年版(DJI Avata)售价369 元,提供1 年内2 次低价置换权益。DJI Care 随心换2 年版(DJI Avata)售价 629 元,提供2 年内3 次低价置换权益和第二年官方延保服务。

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大疆旗下专业航拍及影像社交平台天空之城SkyPixel 即日起将在全球陆续发起DJI Avata 新品体验官及“天生会飞”飞行挑战赛,让更多人有机会通过航拍表达创意。如需更多详细信息,请访问:https://www.skypixel.com/

了解 DJI Care 随心换,请点击:https://www.dji.com/cn/service/djicare-refresh

更多关于 DJI Avata 详情可访问:www.dji.com/avata

关于 DJI 大疆创新

大疆致力于成为持续推动人类进步的科技公司,自 2006 年成立以来,因开创民用无人机行业并持续创新而享誉全球,在多个智能技术领域长期领先。

大疆在智能无人机系统及数字影像领域追求极致,让所有人都能轻松拍摄卓越创意;不断刷新飞行与影像体验,为世界带来全新视野,让科技之美超越想象。

更多信息,请访问:

DJI 官方网站:www.dji.com

大疆创新官方商城:https://store.dji.com/

在微博上关注我们:@DJI大疆创新

在微信上关注我们:大疆


[1] DJI Avata 兼容 DJI Goggles 2DJI 穿越摇杆、DJI FPV 遥控器 2 和上一代飞行眼镜 DJI FPV 飞行眼镜 V2

[2] 飞行器须与地面保持至少 0.25 米距离。

[3] 屏幕刷新率会随图传帧率变化而变化,可能在 100/60Hz 之间切换以适配当前图传帧率。

[4] 佩戴及观看感受因人而异,请以实际使用体验为准。

[5] 不支持散光调节。若眼部存在特殊状况,请寻求并遵循医生给出的使用建议。

[6] 在室外空旷无干扰环境下测得。搭配不同的飞行眼镜,图传延时有所差异。DJI FPV 飞行眼镜 V2 最高图传画质可达 810p。若使用 DJI FPV 飞行眼镜 V2 的 810p/120fps 图传画质,图传延时低于 28 毫秒。

[7] 4K/60fps 视频不支持 4∶3 画幅,仅支持 16∶9 画幅。

[8] 仅在以下情况拍摄视角范围可达到 155°:使用 4∶3 画幅,录像规格为 2.7K@50/60fps 或 1080p@50fps/60fps;使用 16∶9 画幅,录像规格为 4K@50/60fp、2.7K@50/60fps 或 1080p@50/60fps。

[9] 飞行器在无风且无干扰环境下悬停测得。

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  • 得益于客户端解决方案集团和基础设施解决方案集团业务的增长,第二财季营收创历史新高,达264亿美元,同比增长9%。

  • 运营利润同比增长25%,达13亿美元。非一般公认会计准则(以下简称“non-GAAP”)运营利润同比增长4%,达20亿美元。

  • 每股摊薄收益为0.68美元,non-GAAP每股摊薄收益为1.68美元。

戴尔科技集团(纽约证券交易所代码:DELL)公布了2023财年第二财季业绩报告。得益于客户端解决方案集团和基础设施解决方案集团业务的增长,第二财季营收创历史新高,达264亿美元,同比增长9%。本季度的运营利润同比增长25%,达13亿美元,占总营收的4.8%。non-GAAP运营利润同比增长4%,达20亿美元,占总营收的7.4%。本财季来自持续经营的净利润为5.06亿美元,non-GAAP净利润为13亿美元。每股摊薄收益为0.68美元,non-GAAP每股摊薄收益为1.68美元。


三个月期末

六个月期末


2022

729

2021

730

变化

2022

729

2021

730

变化


(单位:百万,每股金额和百分比除外;未经审计)

净营收

$

26,425

$

24,191

9%

$

52,541

$

46,781

12%

运营利润

$

1,270

$

1,017

25%

$

2,820

$

2,004

41%

来自持续经营的净利润

$

506

$

629

(20)%

$

1,575

$

1,288

22%

每股摊薄收益

$

0.68

$

0.80

(15)%

$

2.06

$

1.65

25%












Non-GAAP净营收

$

26,425

$

24,199

9%

$

52,541

$

46,797

12%

Non-GAAP运营利润

$

1,952

$

1,868

4%

$

4,087

$

3,638

12%

Non-GAAP净利润

$

1,266

$

1,166

9%

$

2,700

$

2,221

22%

Non-GAAP每股摊薄收益

$

1.68

$

1.48

14%

$

3.52

$

2.83

24%

注:除非另有说明,该表对比为同比。

经营部分摘要

客户端解决方案集团(CSG)第二财季营收达创纪录的155亿美元,同比增长9%。商用业务营收达121亿美元,同比增长15%;消费业务营收达33亿美元。对商用市场的专注让我们能持续取得差异化的份额成果,在过去的38个季度中,有34个季度都实现了份额的增长[1]。本财季运营利润达10亿美元,约占该部门总营收的6.3%。

主要创新领域:

  • 基于25年来的商用工作站创新,戴尔Precision 7865塔式工作站具备强劲动力,可为各种要求苛刻的多应用工作负载提供全方位支持。

  • ALIENWARE m17 R5是性能强大的17英寸AMD Advantage™游戏笔记本电脑。

  • 为混合工作模式而生的戴尔全新商业设备现已上市,其中包括戴尔首台配备协作式触控板的笔记本电脑——Latitude 9330,它允许用户在进行视频会议时便捷地操控静音、打开/关闭视频、进行屏幕共享和聊天等功能。

  • 今年,戴尔继续推出一系列令人惊艳的高端笔记本电脑——全新XPS 13和XPS 13 二合一。

基础设施解决方案集团(ISG)第二财季营收达创纪录的95亿美元,同比增长12%,实现了连续六个季度的增长。其中,存储业务营收为43亿美元,同比增长6%,这主要得益于整个产品组合的增长,以及对高端存储和旗舰款中端产品PowerStore的强劲需求,PowerStore自推出以来每个季度都在持续增长;服务器和网络业务营收为52亿美元,同比增长16%。本财季运营利润达10亿美元,约占该部门总营收的11%。

主要创新领域:

  • 戴尔推出了PowerStore有史以来最大规模的产品升级和新品发布,及最新的PowerMaxOS10软件,提供500多项存储软件优化,帮助客户加速获取数据洞察,更好地控制多云数据并进一步提升网络弹性。

  • 由于客户寻求防御勒索软件和其它复杂威胁的多层保护,PowerProtect Cyber Recovery数据避风港数据保险库购买量同比增长30%。

  • 戴尔验证的分析设计——Data Lakehouse由戴尔的端到端基础设施解决方案产品组合构成,提供对可靠优质数据的安全访问,助力用户运行分析、人工智能、机器学习和其它数据驱动的工作负载。

  • T-Mobile和戴尔科技集团携手将5G专有网络与戴尔的边缘计算技术融合,助力数据在大型企业园区、工厂或大学等地点实现处理、存储、执行的任务。

戴尔科技集团本财季末剩余履约价值为410亿美元,同比增长2%,递延营收总额为280亿美元,现金和投资余额为71亿美元。本财季经常性收入约为52亿美元,同比增长8%。APEX年度经常性收入超过10亿美元,第二财季订单量同比增长78%。

高管引言

  • 戴尔科技集团副董事长兼联席首席运营官Jeff Clarke表示:“我们在愈发挑战的环境中延续了出色的表现,第二财季营收达到创纪录的264亿美元,同比增长9%。我们还推动了戴尔的长期战略,在帮助客户创新的同时发展核心业务,在数据时代为客户创造机遇。”

  • 戴尔科技集团联席首席运营官Chuck Whitten表示:“我们在客户端解决方案集团和基础设施解决方案集团分别实现了9%和12%的增长,展现了强劲的盈利能力。在本财季,我们注意到客户的行为更加谨慎,但他们仍然会优先选择先进的技术解决方案,帮助他们在未来的竞争中脱颖而出。我们对长期机会充满信心。”

  • 戴尔科技集团首席财务官Tom Sweet表示:“又一个创下营收纪录的财季、13亿美元的运营利润和20亿美元的non-GAAP运营利润,这些数据肯定了戴尔的行业实力和竞争地位。我们仍然专注于可控的事,保持灵活性,抓住发展机遇,实现营收和每股收益的增长,为股东带来强劲的自由现金流。”

ESG

我们在环境、社会和治理(ESG)领域的努力致力于为股东创造长期价值,推动对人类和地球的积极影响。2022财年的ESG报告已于2022年6月30日发布。

关于戴尔科技集团

戴尔科技集团致力于帮助政府、企业和个人构建数字化未来,改进他们的工作、生活和娱乐方式,为客户提供面向数据时代业界全面、创新的技术及服务组合。


[1] 基于台数,截至2022年第二季度IDC数据(2013年第一季度至2022年第二季度)

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8月25日,“芯启数智 共创美好”2022英特尔中国数据中心合作伙伴技术峰会于杭州举办。峰会现场,英特尔数据中心平台技术与架构部中国区总经理王飞与合作伙伴共同启动了绿色数据中心技术创新论坛成立仪式。

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绿色数据中心技术创新论坛集合了20家ICT产业上下游厂商,旨在通过技术创新和产业合作加速数据中心运营模式的绿色转型,为数字基础设施建设以及碳中和计算提供坚实的基石,以助力“双碳”目标的实现。论坛成员包括阿里云、百度智能云、比赫电气、哔哩哔哩、中国移动、中国电信、中国联通、英维克、GDS万国数据、浩云长盛、新华三、浪潮信息、英特尔、京东云、联想、立讯精密、宁畅、腾讯云、超聚变和中兴。秉持着可持续发展战略,英特尔将通过该论坛积极发挥产业影响力,进一步扩大技术“手印”,助力数据中心节能减碳和可持续发展。

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作为绿色数据中心创新技术论坛中的一员,英特尔针对当前冷板液冷技术设计与验证标准不统一这一市场痛点,与产业链上下游共同打造出《绿色数据中心创新实践——冷板液冷系统设计参考》。该参考设计通过面向更广泛的产业伙伴展现冷板液冷技术关键部件的研究进展,来共同促其标准化,进而降低设计与使用成本,推动建立并完善冷板液冷的生态系统,是产业伙伴紧密合作、联合创新的重要成果。英特尔与包括CSP、运营商、企业用户、OEM、液冷部件商与服务器托管商在内的众多合作伙伴均参与编纂,旨在与冷板液冷生态伙伴及潜在使用者分享对于冷板液冷技术关键部件设计选型的考量,推动建立完善冷板液冷生态系统产业成熟度。

王飞表示:“节能减碳对企业、行业乃至全社会的发展都起到至关重要的作用,打造绿色数据中心、践行减碳已势在必行。身为绿色数据中心技术创新论坛的一员,英特尔会始终与众多产业伙伴紧密合作,扩大技术‘手印’,以更多技术解决方案加速数据中心绿色可持续发展,为实现‘双碳’目标贡献力量。”

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为与产业链共同推动数据中心绿色可持续发展,英特尔还发布“英特尔绿色数据中心技术框架”,为客户提供定制化绿色节能解决方案。该技术框架在高能效与高功率密度、先进散热技术和基础设施智能化三个垂直领域,以及XPU、服务器、机架、数据中心四个水平方向,提供了一系列的从器件级到服务器系统、机架和数据中心层级的整体解决方案和参考设计。

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英特尔根据不同细分市场客户的痛点打造的客制化解决方案,如:丰富的冷板式液冷和浸没式液冷参考设计与最佳实践; 用以支撑带内系统状态感知与AI运维和待机功耗优化技术的英特尔Speed Select技术;对存量数据中心能效与上架率提升效果明显的机柜功率钳制管理与英特尔Turbo机柜技术,以此帮助客户降低能耗,高效迈向“双碳”目标。

同时,本次会上还发布DC-MHS服务器行业设计标准和开放通用服务器平台(OCSP)两个服务器模块化设计标准,分别面向互联网和企业的国际市场、通用服务器市场。模块化设计标准大大简化了设计并降低成本,极大减少了电子废料和碳排放,支持可循环经济。

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秉持着减少碳“足迹”,扩大技术“手印”的战略,英特尔在生产运营、技术产品、产业联动三管齐下,以长期的坚持和投入坚定不移地沿着可持续发展的道路前进,助力“双碳”目标实现,践行宏旨:创造改变世界的科技,造福地球上每一个人。

关于英特尔

英特尔(NASDAQ: INTC)作为行业引领者,创造改变世界的技术,推动全球进步并让生活丰富多彩。在摩尔定律的启迪下,我们不断致力于推进半导体设计与制造,帮助我们的客户应对最重大的挑战。通过将智能融入云、网络、边缘和各种计算设备,我们释放数据潜能,助力商业和社会变得更美好。如需了解英特尔创新的更多信息,请访问英特尔中国新闻中心newsroom.intel.cn以及官方网站intel.cn

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作者:安森美首席现场应用工程师Majid Dadafshar 

摘要

了解为当今高分辨率、高帧率CMOS图像传感器设计供电方案的关键挑战,是设计一个满足每位设计工程师要求的含LDO (DC-DC, PMIC)的优化的电源系统方案的关键要素。电源系统设计人员需要知道不同应用中的电源方案有何不同,比方说,一个800万像素(MP)的相机与一个5000万像素的相机的电源方案有何不同,或帧率的不同(30 fps、60 fps、120 fps)如何改变他们的电源设计,多大频率需要高电源抑制比(PSRR),等等。本文意在强调在为当今任何图像传感器确定供电方案之前的基本考量。

前言

任何CMOS成像系统都含一个有源像素区和光电探测器,光电探测器用于捕获光子并将其转换成非常小的光电流或电子。不同的部分读取数据,包括ADC、模拟信号处理、用户接口数字逻辑、计时等。在飞安(Femto amp)范围内的少量光电二极管电流在曝光时间(打开快门)内被整合成少量的电荷,由ADC转换成可读的的电压。

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图1.  典型的CMOS成像仪结构

像素、分辨率和晶体管设计

每个像素也有一个填充系数,取决于使用的总像素区域的百分比,并有两个部分,光敏和非光敏部分。光敏区捕获光线,而非光敏区则用于ADC、数字块、接口和其他功能。

其余区域用于水平或垂直读出,其中典型的READ 或WRITE序列由主机开始,在总线上产生一个启动条件。

CMOS图像传感器的分辨率是总的像素阵列数,像素阵列由许多列和行组成。例如,一个典型的200万像素的相机像素阵列可能是1600 x 1200。

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图2. 常见相机像素列表

列和行上的一些像素被称为暗像素,在光学上是黑色的,在内部用于黑电平校正或行噪声校正,这将导致实际有源像素阵列或阵列中实际有效像素的减少。

有许多不同的像素晶体管设计(3T、4T、5T),如下面所示的四晶体管(4T)像素设计。光电二极管将接收到的光子转化为少量的电荷,有一些开关用于选择不同的列和行。为了不干扰光电二极管的读数,光电二极管结上的高阻抗放大器被用作源跟随器放大器(TIA/SIA)。为了不干扰光电二极管的读数,光电二极管结点上的高阻抗放大器被用作源跟随放大器(TIA/SF Amp)来驱动每列总线。

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图3.  四晶体管设计示例

每个像素电压一次读取一行并放入列电容器 (Cs),然后使用列解码器和多路复用器进行读取。

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图4. 选定行和列的示例

帧和行转换

帧率衡量的是捕获一个完整的图像并读出阵列以进行处理的速度,典型的频率范围是30-120赫兹 (Hz)。图像传感器可以是用于慢动作回放的高帧率器件(>60帧),或用于运动模糊效果的低帧率器件(<60 fps)。

速率也可能受到快门速度的限制或影响,快门速度控制着图像传感器收集光线的时间,或在最后一行被用于水平消隐、同步时间或其他目的后发生的被称为"暗期 "的可编程时间间隔。

我们可以计算出一个给定帧率(15、30或60)所需的最高PSRR的频率。--例如,400万像素相机—和设计一个具有所需PSRR的LDO,用于计算频率。

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图 5. 不同帧速率与水平频率的影响

帧速率约为读出速率的 75%,另外 25% 作为其他处理的空闲时间,如改变光圈、曝光时间计算、镜头自动对焦(AF)、图像处理、内存写入速度等。对于静态图像和视频,帧读出以行序列方式进行,最后,整个帧被收集在缓冲区中并呈现出完整的图像。

图像传感器电源轨

CMOS图像传感器通常需要三个不同的电源轨来为模拟轨(AVDD)、接口(DOVDD)和数字轨(DVDD)供电。用于模拟电源轨的标准电压是2.8 V,接口电源轨是2.8 V或1.8 V,而数字电源轨是1.8 V或1.2 V。

为了改善CMOS图像传感器的噪声性能,我们可以在电源引脚前放置一个大的旁路电容。

减少每个电源轨的波动还可改善CMOS图像传感器的噪声性能。一般来说,模拟电源轨

是对噪声最敏感的轨道,其次是数字轨,对噪声也很敏感。

电源抑制比(PSRR)

PSRR提供了一个方法来衡量LDO抑制纹波的能力,或如何阻断仅在LDO输入端由电源轨产生的噪声。PSRR越高,可阻断越多的电源噪声或波纹。这些纹波可能来自50/60 Hz纹波的输入电源,DC-DC的开关频率,或由于不同电路共享输入电源而产生的纹波。

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图6. 从LDO的输入到输出的噪声示例

LDO的反馈回路通常控制着频率在100 kHz以下的系统的PSRR。所以要确保选择一个合适的LDO。对于高于100 kHz的频率,适当选择无源元件和PCB布局/位置来控制PSRR。

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图7. 典型LDO的 PSRR行为与频率的关系

在设计PCB时,应注意电流环路要紧密,以减少寄生电感和电源轨与相机轨之间的纹波。在Vin和Vo之间使用一个干净的偏置或更高的余量,也可以增加PSRR 性能能力。

低的PSRR性能或模拟轨上的任何噪声会导致电源轨上的噪声通过高增益源跟随器放大器电路进入输出信号路径,导致捕获的图像中出现不想要的水平波纹。

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图8. 模拟轨上的噪声示例

普通 LDO 在高频下的 PSRR 较低,这对于普通相机来说应该足够了,但是对于 50-200 MP 范围内的高分辨率和高帧率图像传感器,肯定需要特定系列的 LDO, 在较低频率范围(达 10 kHz)下的PSRR大于 90 dB,在 1-3 MHz 频率范围内的PSRR大于 45 dB,以减少帧和行速率转换期间的纹波。

传感器帧和行速率与电源负荷的关系

值得注意的是,帧率(30-120 fps)和行速率(22-44 kHz)都会给图像传感器带来动态负荷,在2.8 V的模拟轨上产生下冲和过冲。

在每一个新的帧或新的行转换过程中,电流的吸取就像一个阶梯负载。例如,在一帧或一行的读取过程中,或者在每一帧或一行的读取之间,电源方案 (LDO)需要在每个帧和行转换期间处理几百毫安的负载变化,但在其输出电压轨上无任何大幅度的波动。

对于相机去耦,需要体电容器在行和帧频率附近具有最低阻抗,以获得最佳系统性能。

LDO输出噪声(μ VRMS)

根据图像传感器的设计,每个像素都有一个电荷饱和度或满井容量--一个像素在饱和前所能容纳的电荷量(以电子为单位)。对于任何图像传感器,动态范围(dB)定义为图像中可被同时捕获的最亮和最暗的部分。

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图9. 像素容量和本底噪声示例

在任何LDO的输出端,10 Hz至1 MHz之间的频谱噪声密度越低,就越能发挥重要作用,转移到CMOS图像传感器中的噪声就越少,从而使给定像素的动态范围更高。

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图10. 典型的LDO输出噪声密度

找到CMOS图像传感器的信噪比(SNR)信息并设计系统是至关重要的,以使整体纹波和噪声至少比传感器的噪声阈值低40 dB。

总结

在为不同规格的图像传感器设计LDO电源方案时,有不同的问题要解决,比如400万像素不同于4000万像素,30帧不同于120帧的帧率,或高动态范围不同于低动态范围,等等。我们通过互联网服务提供商(ISP)提供的最大数据速率能力和所用的C/D-PHY MIPI通道数量实现高分辨率相机的最大允许帧率。考虑到计算出的最高帧率频率所需的最高PSRR,和一个给定的图像传感器所需的RMS噪声密度与已知的SNR,可以帮助我们设计一个优化的电源系统,以满足当今高分辨率和高帧率CMOS图像传感器的要求。

使用在较高频率下具有高PSRR、低RMS噪声的LDO方案,以及在给定的垂直和水平频率下具有特定阻抗的合适的无源器件,可以帮助改善CMOS图像传感器的整体噪声性能,减少电源波纹,从而使拍摄的图像减少不想要的水平波纹。

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