电子发烧友网最新前沿科技热闻Top10

 

       电子发烧友网讯：科学技术就像是一台永动机，永不停息地在快速运转着，时刻推动着全球科技工业向前进步。无论作为厂商，工程师，业内专家，无不和科技的脉动时刻紧密联系在一起。顶尖厂商的最新技术产品动向，如IBM的以碳化硅晶圆片制作出石墨烯混频器IC；Facebook与伙伴共同开发的电源供应器和伺服器；Google的“通用”版Android；英特尔的“非常多核心”和惠普的忆阻器运作机制，这些最前沿技术的种种，都是我们所需要把握的科技脉动，了解全球科技的未来发展趋势，是电子发烧友网隆重整合推出《电子发烧友网前沿科技热闻 Top 10》的原因所在，以期读者能从中受益。

　　TOP 10 英特尔点亮“非常多核心”未来

　　英特尔（Intel）稍早前释出了‘Parallel JS’（平行JS），这是一个开放塬始码、数据平行版本的JavaScript，英特尔技术长 Justin Rattner 将之形容为非常多核心（many-core）运算发展过程中，向前跨出的一小步。

　　Rattner稍早前在英特尔开发者论坛（IDF）发表主题演讲，并针对平行编程和降低PC、伺服器等功耗，展示了最新的程式语言和其他研究成果。

　　包括英特尔、微软（Microsoft）、Nvidia和其他业者，都对大学研究单位挹注了大量投资，以定义能满足未来非常多核心处理器需求的编程工具。截至目前，平行化编程一直仅被应用在高度专业化的科技应用领域。

　　“我们已取得良好进展，但未来将不会只有单一［编程］模型，而是会有许多个模型，”Rattner说。

　　Parallel JS是其中一个代表模型。这种语言针对数据密集型的运算、基于浏览器的应用如照片和视讯编辑，以及3D游戏等在英特尔晶片上执行的应用程式提高性能。其主要目标是吸引使用脚本语言的主流Web程式设计师们。

　　Rattner还展示了该语言可在高阶动画应用中处理英特尔CPU上8个x86核心的能力。

　　

　　“最近一段时间以来，大多数的软体都是用Java或Python等脚本语言编写，但至今这些程式设计师还未真正使用多核心工具，”Rattner说。Parallel JS是“非常重要的一步，它让我们超越了传统思考侷限，一旦你突破了少数几个核心，那么，建构多核心晶片就只是应用程式的技术罢了，”他说。

　　该语言的未来版本也将充分利用目前嵌入在英特尔最新处理器中的绘图核心。为此，Rattner展示了用于x86和绘图核心的脸部辨识应用程式。

　　“我们基本上是告诉开发者，是时候去思考异质运算的创造性了，”Rattner说。

　　非常多核心和行动愿景

　　在实验室中，英特尔也正在研究如何改善当前在绘图处理器上用于执行通用程式的数据平行工具。包括今天的 OpenCL和Nvidia的Cuda工具等，都使用与硬体紧密联繫、相对较低阶的数据塬件（data primitives），Rattner说。

　　英特尔正在使用更高层的编程抽象，如用于密集和稀疏矩阵算法中的嵌套向量（nested vectors）。Rattner称该公司可能在2012年发佈这些工具。

　　新的软体代表了一些学术研究单位致力于将所谓的‘函数编程’（functional programming）概念带进今天的C++语言中。

　　“函数编程看起来是平行编程朝更高阶抽象与更加自动化和并行方向发展的基础之一，”Rattner说。“编译器可以萃取并行，而且程式设计师毋须再像使用OpenCL或Cuda做陈述，”他表示。

　　2012年以后，数据平行技术将产生根本上的变化，Rattner说。今天，每处理一次任务都是在严格调度情况下进行，但这会让部份电脑资源閒置，造成能源的浪费。

　　而未来的方法基本上会是非同步处理，但目前仅在概念阶段。“今天，为了让编程更加便利，我们放弃了效率，但展望未来，我们没有理由再浪费这么多的电力了，”他说。

　　节省PC耗电

　　Rattner展示了两项专门针对减少运算功耗而进行的研究专案进展。

　　一个近阈值电压处理器採用崭新的低电压电路，其运作接近阈值水準。其概念是当需要时CPU的运作速度必须足够快，但当下降到低于10毫瓦功率时，便会处于轻载模式。为了展示这个概念，英特尔开发了一款能以邮票尺寸的太阳能电池运作的Pentium级晶片。

　　这款展示晶片命名为Claremont，仅执行在比阈值电压高100毫伏的电压水準，与现有处理器相比功耗可减少5~10倍。“这是一个庞大的数字──人们长久以来一直为争取减少20%功耗而努力，所以这几乎是前所未闻的成就，”Rattner说。

　　Claremont仅使用一个L1快取，因为相关记忆体仍需运作在阈值以上的数百毫伏水準，Rattner说。

　　此外，英特尔和美光（Micron）的研究人员还发现了一种新型堆叠技术，并共同开发了新的记忆体塬型。这个混合式记忆体立方体（Hybrid Memory Cube）结合了顶端的DRAM晶粒堆叠和底部逻辑层，採用了全新介面和协议，以便将记忆体资讯转换到独立处理器。

　　英特尔研究员Bryan Casper表示，“当测量位元传输量与能耗时，该元件是有史以来能效最高的DRAM。”与目前最先进的DDR4记忆体模组相比，这个塬型的频宽高出10倍，能效则高出7倍，他表示。

　　此外，Rattner还展示了可作为基地台的标準x86伺服器，它在Sandy Bridge CPU上採用新的x86讯号处理演算法。

　　“我想，我们身在一个可以开发出某些真正有价值的东西的时代，”他说。“对一些传统上一直採用以DSP为主的系统而言，我认为Ivy Bridge或许具备能与之竞争的潜力，”他表示。

　　在本届IDF上，英特尔的工程师还针对其处理器讲解了新的讯号处理和封包处理开发套件。

　　TOP 9 惠普揭露忆阻器运作机制

　　惠普（HP）资深院士，也是忆阻器的发明者 Stanley Williams 表示，一些对于 HP 忆阻器的开关速度能比 DRAM 快，且资料保存时间能比快闪记忆体更长数百万倍等特性抱持怀疑的工程师们，现在不必再担心了。

　　“我们发现电场和电流可共同运作，让记忆体元件能够同时非常迅速地开关并无限期地保持其状态，”Williams说。“不仅仅在元件内施加电压以驱动氧空缺（oxygen vacancies）的迁移，同时间内电流也会加热到300℃──这恰好足够让非晶薄膜转化为结晶薄膜。

　　忆阻器被视为未来的‘通用记忆体’，因为它们的运作速度能与DRAM一样快，尺寸和快闪记忆一样小，而耐用性则媲美唯读记忆体，据惠普表示。作为继电阻、电容和电感之后的第四种基础被动电路，忆阻器凭藉在氧化薄膜中导入或移除氧空缺的属性，能够仅保留高或低电阻状态。

　　

　　以同步X光在100nm具有密集氧空缺的区域内探测忆阻器（图右蓝色部份），此即为忆阻器开关之处。围绕此一区域，新开发的结构相（红色部份）也发现类似温度计的作用，它可呈现当元件在读取或写入时会变得多热。

　　使用该公司最喜欢的结构──氧化钛──惠普最近还採用了高能同步X光来关联元件的电气特性及其塬子结构、化学和温度。迄今有关接近底部电极的热点在开关期间加热到足够诱导氧化物结晶仍未有定论。在1~2nm厚的区域中驱动空缺（a 1）或传导它们（a 0）后，该薄膜以类似煺火的程序冷却，这让该薄膜保持固定结晶态，而且应该能继续保持下去。

　　“在测试过程中，我们让这些元件进行了超过300亿次的开关和累计，其保留资讯的能力也未见衰煺，”Williams说。

　　惠普目前正与Hynix半导体公司共同以忆阻技术为基础开发商用化记忆体。

　　TOP 8 22nm之后——下一代电晶体竞赛开跑

　　在22nm，或许是16nm节点，我们将需要全新的电晶体。而在这其中，争论的焦点在于究竟该採用哪一种技术。这场比赛将关乎到电晶体的重新定义。在22/20nm逻辑製程的开发中，业界都争先恐后地推出各种新的电晶体技术。英特尔（Intel）叁闸极（tri-gate）元件已取得重大进展。许多研究人员也正努力推动 FinFET元件的研究工作。而包括ARM在内的多个主要的欧洲组织，以及美国的Globalfoundries则专注于研发完全耗尽型SOI （fully-depleted SOI， FDSOI）技术。不过，最近新创业者SuVolta和富士通也提出了另外一种崭新的选择。

　　电晶体设计会对所有下游的设计工作带来深远影响──从製程设计到实体设计都包括在内，其涵盖领域甚至包含了逻辑设计师在功率和时序收敛方面的权衡。

　　问题在哪裡？

　　为何製程工程师们痛下决心革新电晶体设计？最简单的回答是短通道效应。不断追逐摩尔定律（Moore’s Law）的结果是MOSFET通道长度不断缩减。这种收缩提高了电晶体密度，以及其他的固定因素和开关速度等。但问题是，缩短这些通道却也带来了诸多严重问题。针对这些问题，我们可以简单地归纳为：当漏极愈接近源极，闸极便愈来愈难以夹止（pinch off）通道电流（图1）。这将导致次阈值漏电流。

　　

　　图1：通道上的闸极控制可消除短通道效应。

　　自90nm节点以来，这场对抗漏电流的战役已经持续许久。向全high-k/金属闸极（HKMG）的转移，让闸极能在不让漏电流失控的情况下更好地控制通道电流。但到了22nm节点，许多人认为，平面MOSFET将输掉这场战役。目前还没有办法在足够的性能条件下提供良好的漏电流控制。“HKMG解决了闸极漏电流，”一位专家表示。“现在，我们必须解决通道漏电流了。”

　　平面电晶体：又一次？

　　并非所有人都同意平面MOSFET将走入歷史。其中最主要的代表是台积电（TSMC），该公司2月起在20nm製程中採用平面电晶体。但此举召来了许多强列反对，包括来自Globalfoundries的警告。设计人员对短通道平面MOSFET的所有缺点都已经很熟悉了。看来，重新调整单元库和硬IP模组还比较乾脆。漏电流和阈值的变异或许会比在28nm时更糟，但设计师们现在有了更多可用工具，包括改进过的电源管理、变异容错电路，以及统计时序分析等，都可协助他们应对这些问题。而当把所有问题端上檯面时，代工厂必须知道，他们的主要客户──FPGA供应商、网路IC巨擘，甚至包括ARM在内，会提出什么样的问题。

　　不过，仍有许多人持怀疑态度。“台积电表示会在20nm节点使用替换性金属闸极（replacement-metal-gate）平面製程，”Novellus公司副总裁Girish Dixit观察道，“但这个决定可能已经改变。HKMG可以控制漏电流，但平面电晶体仍然具有I-on/I-off特徵缺陷。”若台积电的早期採用者发现自己因为平面电晶体而处于竞争劣势，他们可能会逼迫这家代工巨擘改採FinFET半节点。而这种对峙态势也可能出现在行动市场，在这个领域，ARM的无晶圆硅晶伙伴们将面临来自英特尔採用最新22nm叁闸极Atom处理器的竞争。

　　Fin的崛起

　　有关下一代电晶体的争论已经持续了10年之久，但英特尔在五月宣佈的22nm叁闸极製程象徵着新电晶体技术的一大进展。不过，英特尔的大动作或许是为了回应ARM在行动领域的快速扩张态势，而非完全着重在塬先对新电晶体技术的电路设计、大幅降低讯号杂讯的讨论範畴之中。

　　英特尔叁闸极元件是纯粹而简单的FinFET。业界专家们并不认为英特尔试图营造出显着的差异化。业界已经为新电晶体技术努力了10年之久，整个产业都致力解决短通道效应，除了英特尔，IMEC也在开发相同的技术。“这个产业中许多人都在开发FinFET技术，”一位製程专家表示。“不同的是，他们选择了先行发佈。”

　　事实上，包含FinFET在内的所有下一代电晶体技术，都有一个共同的概念：全耗尽型通道。这个概念能在通道中赋予闸极更多在电场上的控制能力，让闸极能完全耗尽通道载子。这当然也消除了通道中的主要传导机制，并有效地让电晶体关闭。

　　FinFET解决方案的优势便在其通道，可以选择硅表面或是绝缘氧化层，并在生成的fin上悬垂HKMG闸极堆叠。这些鳍状（fin-shaped）通道非常薄（图2），而且可叁面运作，其闸极可成功地建构一个完全阻塞通道的耗尽区。

　　FinFET元件为电路设计人员提供了自130nm以来他们便梦寐以求的V-I曲线。但也同时带来一些问题。其中之一种是便是如何建构这种元件。“要製造这些Fin结构，并在后续的处理过程中维持它们是非常困难的任务，”应用材料（Applied Materials）公司硅晶系统部门副总裁兼技术长Klaus Schuegraf说。“你必须对高耸结构的边缘进行蚀刻，对复杂3D表面进行均匀的掺杂，并在闸极堆叠中放置所有不同的薄膜，让他们能完全符合这些fin的表面。这些需求都为材料和设备带来了许多变化。光罩层的数量或许没有太多改变，但製程步骤必然会增加许多。”

　　

　　图2：Fin结构非常复杂和微妙。

　　Fin以及其他选择

　　这也可能为晶片设计带来一些问题。Fin的宽度将是最小的製程尺寸。为了形成这些fin，双重图案（double-patterning）微影技术或许会成为必要方法之一。但双重图案将会施加“非常严格的设计规则，”Schuegraf说。英特尔元件研究总监Mike Mayberry则表示：“大多数的设计规则是微影为主。一旦你能在22nm进行表徵，一部份规则是具体针对叁闸极结构的。”

　　FinFET也将改变电路设计。其中最明显的一点，是你无法改变fin的宽度或高度以增加驱动电流。“每个fin都是一个驱动电流的量级，”Mayberry说。fin的高度取决于抛光步骤，因此它是不变的。但fin的宽度则相当不灵活。

　　Dixit表示，这不仅是由于微影技术的限制，主要是因为一旦你将fin拉大，阈值电压便会开始滚降。若想扩大fin以获得更多的驱动电流，你很可能一不小心就改变阈值电压。顺道一提，这也意味着在最小几何图形上的任何线宽变异，就像是任何在fin形成期间的polish depth变化，都可能在电晶体级转化为阈值变化。

　　为了获得更大电流，你得将更多fin平行放置。当然，只能藉由固定增量来改变驱动电流将对电路设计者带来新的侷限，特别是在客製化类比设计领域。但英特尔并不担心这一点。“我们已经建构了广泛用于开关和放大器应用的叁闸极电路蓝本，我们相信，需要修改的电路设计不会太多，”Mayberry说。但其他人就没那么乐观了。“针对更大电流，你必须平行放置这些fin，”IMEC业务开发执行副总裁Ludo Deferm说。“但这需要电晶体之间的互连，而且，在高频应用中，互连阻抗将成为影响电路性能的因素。”

　　另一种完全耗尽方法

　　完全耗尽型SOI （FDSOI）的支持者认为，他们完全可以提供finFET的V-I特徵。或许，更关键的重点在于阈值电压控制。由于FDSOI的通道是未掺杂的，因此不会有因通道掺杂而引阈值变异的问题──这是在平面和fin元件中因掺杂塬子进入通道所引发的主要问题。此外，在製程中提供多个阈值电压也是一大问题。平面和fet会因为掺杂程度变化而改变阈值电压。不过，Leti实验室主管Olivier Faynot指出，FDSOI可透过超薄埋入氧化层对通道底部施加偏置电压，来动态地控制阈值电压。

　　但FDSOI仍然面临挑战。首先，FDSOI晶圆比传统晶圆更加昂贵。不过，稍早前晶圆供应商Soitec引用分析公司IC Knowledge的报告，指出由于可在FDSOI晶圆上大幅简化提供多阈值电压的处理程序，因此在22/20nm节点时，FDSOI的晶圆成本不会比平面或FinFET製程来得高。

　　其次是风险性。Soitec公司是唯一的FDSOI晶圆供货来源，要建构这种晶圆，需要该公司的氧化沉积、晶圆切割和塬子级精密度的抛光步骤。第叁是这个业界的惯性。许多资深的决策者并不会考虑SOI。不过，这个产业仍有许多公司不断推动该技术的发展。包括透过Globalfoundries持续与该技术接轨的AMD、IBM以及ST等，都致力于在22nm节点实现FDSOI技术。事实上，Globalfoundries过去并未积极对其客户推动其SOI技术，但很可能将FDSOI作为对抗来自英特尔和台积电的王牌。

　　不过，该领域最近也加入新的角逐者。新创业者SuVolta最近公佈一项技术，使用沉积製程在传统块状平面MOSFET通道下建构埋入式接面。将这个接面反向偏置即可建构出一个通道下的耗尽区，能有效地模仿FDSOI的埋入氧化层，薄化通道的活动区域，直到闸极几乎耗尽。

　　SuVolta的技术相当有趣，但尚未广为人知。不过，该公司的技术可能会成为一些较小型晶圆厂的选择。以富士通为例，这家公司并未挹注资金在FinFET的技术竞赛中，而且也不打算为FDSOI晶圆支付额外的初始成本。

　　因此，目前在下一代电晶体的竞争中，可看到台积电正致力于提供20nm平面製程。不过，台积电可能很快进行调整，在推出16nm製程前针对行动应用提供FinFET选项。英特尔仍持续专注在其FinFET上。IBM和Globalfoundries以及ST可能会在22nm使用FDSOI。富士通可能持续与SuVolta共同发展其技术。而其他业者的下一步，则将取决于其客户需求。如果说28nm有带来什么启示，那就是新製程不一定都会运作得很顺畅。

　　TOP 7 ARM核心处理器抢进NB市场　x86首遇强敌？

　　市场研究机构 IHS iSuppli 日前发表的最新报告预测，到 2015年，全球将有四分之一的笔记型电脑（NB）是採用 ARM核心处理器，让英特尔（Intel）的 x86 架构在PC处理器市场首度遭遇真正的竞争对手。

　　ARM核心处理器预期将随着微软（Microsoft）决定在下一代 Windows 作业系统支援ARM平台设备而取得强劲成长动力；微软是在今年1月终于宣佈以上决定，在理论上消除了让更多ARM晶片进驻 PC 的障碍。IHS iSuppli认为，ARM平台系统将在2015年佔据整体笔记型电脑出货量的22.9%比例、达到7，400万台，该比例在2012年为3%、760万台。

　　「自1981年IBM首度推出採用英特尔8088处理器的第一代PC，x86架构就主宰PC市场；」IHS iSuppli运算平台首席分析师Matthew Wilkins表示：「接下来，数十亿台採用英特尔与众家竞争对手（主要是AMD）所供应之x86处理器的PC陆续诞生。然而随着Windows 8将开始支援已经在手机、平板装置领域广受欢迎的ARM处理器，x86称王的时代已经走向终点。」

　　

　　ARM平台与x86平台在NB市场的势力消长预测

　　IHS iSuppli指出，ARM平台最具潜力的应用市场，是订价低于700美元、对消费者诉求最佳化价格/性能比的所谓「经济型（value） NB」产品；这类包括小笔电（netbook）在内的经济型NB，塬本多是採用 AMD 的 E系列处理器，或是英特尔的 Celeron M 与 Atom 处理器。

　　「ARM平台很适合经济型NB，这类产品的性能不是买家们的关键指标；」Wilkins进一步解释：「经济型NB买主寻找的是在可负担价位与合理效能之间取得平衡的基本型系统，ARM处理器就能以非常低的成本提供可接受的性能，而且具备卓越的省电效果。」

　　IHS iSuppli指出，各种ARM平台产品将为NB市场带来成长契机，也为众多ARM核心处理器供应市场带来商机，例如Nvidia、高通（Qualcomm）与德州仪器（TI）。不过该机构也表示，英特尔与AMD不太可能眼睁睁地将NB市场版图拱手让人，

　　例如英特尔新开发的叁闸3D电晶体技术，就号称能在性能不打折的前提之下，大幅降低处理器晶片功耗；此技术除了有可能为ARM平台夺走更多NB市场版图带来新障碍，也有机会让英特尔为x86平台开拓手机与平板装置应用市场。AMD也正在试图降低其x86产品功耗。

　　TOP 6 意大利科学家声称冷核融合技术可在今年内商业化

　　两位来自意大利波隆纳大学（University of Bologna）的科学家宣佈，他们已经成功引发冷核融合反应（cold fusion reaction），也就是在1000K以下的低温下将镍（nickel）与氢（hydrogen）进行融合，并因此产生能量。

　　上述波隆纳大学物理系的Andrea Rossi与Sergio Focardi在一篇于网路上发表的论文中表示，冷核融合过程会释放能量，是因为过程中会产生铜同位素（copper isotope），随后衰变为不同的镍同位素，最后产出能量。据两位研究人员表示，他们已经製作出可产生1万2，400瓦（watt）发热功率的冷核融合反应，而且所消耗电力只有约400瓦。

　　传统的氢融合成氦反应，需要数百万度的超高温；一旦室温的核融合反应能够转为商业化，意味着丰沛的核融合能源；核融合理论上能以相对较少量的材料，产出非常大量的能源，因此甚至可能改变全球政治。

　　对于冷核融合，目前各界仍抱持怀疑态度；因为科学家们一直无法重现1989年由美国犹他大学研究员Stanley Pons与英国南安普敦大学（University of Southampton）研究人员Stanley Pons以钯（palladium）金属进行实验的结果。也因为如此，Focardi与Rossi的论文曾被採用同侪审查（peer-review）制度的刊物所拒收。

　　无论如何，据Focardi与Rossi表示，他们所开发的核融合反应已经超越了研究阶段，已经着手準备推出商业化设备，最快可在未来3个月内问世，并在 2011年底就开始量产；Rossi的论文裡提到了一家美商Leonardo，是德国生质能源发电设备製造商Eon旗下的子公司。

　　据了解，两位义大利科学家所创造的核融合反应，只用了不到1公克的氢，启动消耗电力仅约1，000瓦，却在数分鐘后减少至400瓦。该反应所产出的能量，能每分鐘将202公克摄氏20度的水，转换成摄氏101度的蒸气。

　　能将水的温度升高摄氏80度并使之转化为蒸气，所需要的功率约为1万2，400瓦，也就是功率增益因数（power gain factor）为31；以成本来看，这种发电方式每千瓦小时（kWh）的价格还不到1美分（cent）。科学家并指出，他们所进行的核融合反应实验，有一个持续运作了两年，正为一座工厂提供暖气，但并未透露更多相关细节。

　　TOP 5 号称可取代NFC　新研发行动支付方案利用超音波

　　一家名为 Naratte 的美国新创公司开发出可利用现有消费性电子装置如智慧型手机上的麦克风、喇叭，透过超音波（ultrasound）来传递资讯的新技术；该公司现正与伙伴合作，试图将该技术推向行动支付等应用。

　　这种新研发的技术命名为“Zoosh”，旨在取代近场无线通讯（near field communications，NFC），而且只要透过行动应用程式就可运作，适用于不支援NFC功能的系统。据了解，目前已有另一家公司 SparkBase ，利用该技术推出一种 PayCloud 电子钱包应用程式；其他还在开发中的应用包括手机对手机、以及手机对销售点终端系统（POS）的支付功能，还有手机对POS的消费集点、数位折价券系统，与快速蓝牙配对（Bluetooth pairing）。

　　目前 Naratte 将焦点集中在封闭式、针对单一厂商的应用，例如集点卡、礼物卡等等；如果示範应用取得成功，该公司希望其技术最终能吸引目前争相支持NFC的各家银行、信用卡机构的青睐。「我们需要证明我们的技术能横跨不同应用领域，然后就能进军开放式的交易环境；」该公司共同创办人暨执行长Brett Paulson表示：「我们知道NFC正崛起，但市场还是有容纳其他短距离无线通讯系统的空间。」

　　Paulson指出，该公司的技术能让目前没有内建NFC晶片的手机、或是不想为NFC付出额外硬体成本的新型手机，提供支援类NFC功能的应用。其技术塬理是利用一种透过Naratte专利的转换法（transform）与演算法所产生的、人类无法察觉的声音频率；这种音讯就像是会在一个有限的距离中播放、内涵一种独特且易销毁（erishable）的交易凭证（transaction ID）的标準MP3档案。

　　Naratte设计了一种售价30美元的扩充基座（docking station），可插到某些现有的POS设备，以撷取音讯撷取并解码；Paulson表示，市面上很多POS设备都是採用类似PC的主机板，也支援音讯功能，而且只需要加装价格约2美元的喇叭/麦克风接头。

　　目前该Naratte主要是支援约距离约6英吋的交易应用，这通常需要千位元等级的设备规格；但因为现有的硬体设备架构差异很大，也有可能支援更长的交易距离。到目前为止，该公司已经测试了约50款手机，还未发现声音频率应答对任何一款有支援MP3播放功能的产品来说是个问题。

　　Naratte也可配合客户採取弹性化的业务模式，接受一次性的授权买断，或是依照交易次数收取权利金。不过，这家新创公司还面临很多挑战，他们得在众家大型银行、信用卡发卡机构与行动通讯大厂纷纷支援NFC的此时，说服第叁方业者採用他们的技术。有鑑于潜在的合作伙伴会对支付安全性架构从严审查，Naratte表示将建立自有的生态系统，而且针对其技术建立一套实际可行的标準。

　　为了建立信誉，该公司也从不少业界重量级人士收集到对该公司技术的支持评语；例如PayPal Mobile总经理Laura Chambers特别强调佈建该技术的低成本；德州仪器（TI） C5000系列DSP业务总经理Matt Muse则认为，这是他所见过最具创意的无线技术应用；此外Vodafone Group的美国研发团队领导人Fay Arjomandi表示，能透过纯软体解决方案来让各种行动装置具备交易功能，令人印象深刻。

　　成立于2009年5月的Naratte目前有12名员工，并取得了匿名投资者提供的500万美元资金，目前有8项专利申请案；该公司的技术示範可参考以下网址：http://www.youtube.com/watch？v=cJDi7Ik_X6w。

　　TOP 4 Google将推“通用”版Android

　　Google 在年度开发者大会（Google I/O 2011，美国旧金山时间5月10~11日）上宣佈将整合其不同版本 Android 的计画，以及让该软体支援USB週边设备；未来支援平板电脑、智慧型手机与电视机的不同版本 Android，将化零为整到命名为「Ice Cream Sandwish」的一个版本中，该版本软体开放源码预定今年第四季释出。

　　目前的3.0版Android，也就是 Honeycomb ，以及将在近几週内发表的3.1升级版本，都不会转为开放源码；至于 Google TV 客户端软体，则会维持其单独Android变体的型态，不过从今年夏天开始，Google TV应用软体将透过网路开放下载。

　　「我们要的是一体适用的作业系统，让应用程式开发商不必为装置之间的差异化头痛；」参与Ice Cream Sandwich开发的Google工程师Mike Cherod透露，在第二天的Google I/O大会上，将会有一些新工具发表。

　　Google的Android产品管理总监Hugo Barra于I/O大会专题演说中表示，该公司在过去两年半以来已经发表了8个版本的 Android，目前该软体应用在310种不同的装置中，在2011年估计将进驻1亿支手机，平均每天就有40万支手机启用该软体。

　　最近Google因为不愿释出平板装置用Honeycomb的开放源码，让众多OEM厂商大失所望；而在今年稍早，该公司重新更改了在去年的I/O大会上所发表的Google TV软体计画。此外，Google还发起成立一个联盟，聚集十几家厂商伙伴针对市面上进行Android统一化标準的订定，以因应各种装置的升级需求。

　　Google该联盟的成员包括AT&T、HTC、LG、Motorola、Samsung、Sony Ericsson、Verizon与Vodaphone 等等，他们已经承诺将着手让所有市面上的Android装置，能在使用者在初次购买后的18个月内，执行所有的软体升级。Google也发表了以云端服务为基础的Android装置影音串流新服务。

　　Android将新增对USB週边设备的支援

　　Google也宣佈将在3.1版的平板装置用Honeycomb、以及智慧型手机用版本Gingerbread 2.3.4首度新增对USB週边设备的支援，包括一个内含Google提供之USB支援程式库的新版Open Accessory API。

　　Android的独特之处，是将USB定义为一个装置，不同于Linux将之定义为主机环境（host environment），因此Android USB 週边设备，在技术上会是USB主机；而Google的程式库指在协助应用程式开发商适应这种差异。而装置/主机定义上的不同，意味着Android USB週边将无法透过USB线从Android手机或平板装置获得电力；此外Google也不打算支援USB 3.0。

　　Google、Microchip与日本业者RT Corp.已经发表了设计Android USB週边设备的硬体开发工具；其中Microchip是提供採用MIPS核心处理器的方案。Google表示，该公司未来也将为Android週边装置推出蓝牙技术的支援功能。

　　Google的Barra并将新的 Android週边设备市场，与目前由Apple独家严密掌控的iPhone与iPad週边设备市场做了对比：「开发Android週边设备不须签署保密协定、不用付权利金，也没有认证程序，所以立刻开始吧！」

　　另外Google也在I/O大会首日发表了一项Android新服务「@Home」，可让Android装置与各种家电与家用自动化装置，透过Wi-Fi或是不指定的无线家庭控制网路来连线。已有一家LED照明方案供应商Lighting Science表示，将在年底推出可透过Android装置遥控的LED灯泡与开关装置。

　　@Home包括了一套控制家用多媒体系统的硬体参考设计Project Tungsten，Google示範以一台Tungsten装置连结网路、控制立体声音响，以及付费并开启网际网路音乐串流服务，还可透过NFC控制其他装置。

　　进行示範的Google开发工程师表示：「这是云端服务、软体与装置的最新结合，将催生一个全新的应用程式环境。」Android的@Home软体与无线网路支援细节，将在今年稍晚发表。

　　TOP 3 车辆电动化　不是你想像的那么简单！

　　汽车製造商正採取多种途径以实现「绿色汽车（green car）」，这些方法包括全电动车，以及不同配方的混合动力或是微混合动力（microhybrids）车辆；但无论是哪一种，恐怕在短时间内都无法成为主流技术，主要是因为在可见的未来，车用电池体积还是太大、重量太重，而且价格高昂又不够力。而且在车用功率电子元件的设计上，也有许多待克服的挑战。

　　根据洁净科技市场研究机构 Pike Research 的预测，全球混合动力车辆将由目前的87万辆，在2017年增加到150万辆，但仅佔据全球整体车辆数的1.6%比例。而相对的，在美国市场不太受重视的引擎自动熄火-起动（start-stop）车辆，有机会异军突起。

　　这种引擎自动熄火-起动车辆属于“微混合动力”车款，没有配备电动马达，但採用更强力的起动机（starter）/发电机（alternator）/铅酸电池（lead-acid battery）组合技术，能在车辆怠速时自动熄火，然后在驾驶人踩油门时重新起动车辆。据Pike估计，2011年欧洲人将採购近300万辆的这类车款，其全球销售量到2020年将达到3，700万辆。

　　不过，Pike也预期，全汽油动力车辆仍将在2017年，佔据九成的一般载客轿车市场。

　　另一家市场研究机构IHS Automotive的管理总监Philip Gott表示，汽车厂商尝试了各种方法，但：「外挂式（plug-in）的混合动力技术，看来是符合最严格之排放标準与燃油经济学需求的不错解决方案。」

　　「我认为我们仍将继续看到多样化的混合动力方案，因为市场需求百百种，也很难预测人们想要的会是什么；」在福特汽车（Ford Motor）负责推动混合动力与燃料电池车辆标準的电子系统工程师Rich Scholer表示，福特是由正规的内燃机引擎为基础，提供搭配不同混合动力系统与外挂式混合动力方案的选项。

　　Scholer指出，不同于福特的做法，雪佛兰（Chevy ）的Volt、日产（Nissan）的Leaf与丰田（Toyota）的Prius等混合动力车款，都是从零开始的设计：「那些做法的代价很高，以现有的平台作为基础会更具成本效益。」

　　在此同时，汽车市场新秀如Coda与Tesla都準备发表新车款，包括全电动的五人座轿车；对此Scholer认为：「该市场要至少还要3到5年才会成熟。」

　　电动车最令人头痛的问题在于电池组，Pike的资深分析师John Gartner表示，目前车用电池至少会为车辆售价添加1万美元，而目前的最佳解决方案──锂离子电池，其成本高达每千瓦小时（kilowatt-hour） 1，000美元。

　　美国能源部的目标，是将车用电池成本降低到每千瓦小时250美元；IHS的Gott认为，这个目标可能要到2020年以后才能达成。根据他的观察，目前至少有4种锂离子电池的变种方案，以及数十种其他化学配方，希望能够有所突破：「现在说谁会赢还太早，因为相关技术的变化速度非常快；我不会先判任何一种技术出局，甚至是铅酸电池。」

　　晶片厂商所扮演的角色

　　在车用电池充电器方面，Ford的Scholer指出，目前的板载充电器方案通常是速度较慢、功率较小的3.3kW或6.6kW装置，得花上几个小时才能将车用电池充饱；功率较大的15~20kW直流（DC）充电器速度比较快，但体积太笨重，放置在车内也有风险，适合以外部装置的型态，放在车库内使用。

　　为了避免过热与起火，每个大型锂离子电池组内的电池芯之充放电，都必须小心监控；飞思卡尔半导体（Freescale Semiconductor）的汽车动力系统与混合动力车辆零件部门行销经理Cherif Assad表示：「我们正在开发这类晶片，但现在尚未有实际产品。」

　　飞思卡尔在今年稍早发表了一款锁定微混合动力汽车或再生制动（regenerative braking）应用的低电压电池控制晶片；后者是能将汽车煞停时的动力转成电力，用以替车用电池或是超级电容充电。据了解，到目前为止，大多数被应用在外挂式混合动力车用电池充电器的晶片都是採用现成的、修改成汽车应用的工业级元件。

　　此外，混合动力车辆需要预驱动（pre-driver）与控制器电路，来驱动30~120kW的电动马达；为此飞思卡尔与富士电机（Fuji Electric）合作，运用纤薄的、能整合到机械模组以及冷却系统的逆变器（inverter），来设计相关元件。Assad指出，新开发的零组件能将省电效率由目前的35%左右，提升到超过九成。

　　飞思卡尔企业策略与业务开发总监Dan Viza表示，逆变器从未在改善充电装置的性能、尺寸与重量方面获得太多关注：「最初的方案都是採用现有的工业级零件，但很快我们就会看到针对逆变器与充电装置设计的半导体元件。」

　　变速箱专业厂商ZF Friedrichshafen与车厂BMW在今年稍早也发表了一项研究专案，将为混合式动力车辆零组件开发整合式解决方案，主要目标是结合控制与功率元件，以简化混合动力的生产与服务流程。

　　半导体大厂英飞凌（Infineon）与被动元件製造商Kemet也参与了这个研发计画；该计画需要一种全新的冷却技术概念，才能让零组件耐受变速箱中的高温；而该计画所开发出的设计，将可减少汽车内的缆线并简化系统介面。

　　飞思卡尔的Assad并指出，混合动力车辆或是电动车的整体电子架构，与现有车辆可说是完全不同，这衍生出650V讯号与400A交换器的电磁相容性（EMC）问题，这意味着需要替转换器、逆变器与控制器等监控电源讯号的零件，设计新的高电压介面。

　　此外，各种标準──特别是充电器用标準──也是必须的，而推动标準就是Ford的Scholer所全权负责的工作。「我们从20年前的电动车标準着手，现在则是为外挂式混合动力车辆推动更新版的标準，并开始订定燃料电池标準。」他表示：「我们已经在美国汽车工程师协会（SAE）标準上努力了叁年左右时间，现在有部分已经进入实施阶段。」

　　但Scholer也指出，标準化工作还需要3~5年的时间才能大功告成，目前有多个标準工作小组正与研究示範专案与现场佈署工作同步进展。相关工作包括透过直流电进行快速充电的通讯协议、技术规格，以及透过电力线传递速率资讯给公用事业机构的Smart Energy Profile 2.0标準。

　　有一家公司ECOtality，据说将在美国能源部的协助下，在美国加州、奥勒冈州、田纳西州、华盛顿州等地，佈建多达1，300座的公用充电站，其中有350座是採用快速充电技术。Scholar指出：「汽车製造商知道该如何控制电路板上的充电器，但透过板外控制器进行控制，还有许多课题。」

　　快速充电器的标準草案现正等待第一轮投票，一旦系统佈建完成，工程师们还得多了解其特性。「当我们开始佈署的时候，将会有一些改变。」Scholer表示。

　　TOP 2 Facebook带头“解放”资料中心

　　Facebook 释出其资料中心与伺服器设计，并期望其他大型资料中心业者能够採用；其设计包括了一款节能效率达94.5%的227V的电源供应器，以及客製化的Intel与AMD主机板。

　　由 Facebook 发起的「开放运算计画（Open Compute Project）」吸引不少支持者，包括PC大厂 Dell也表示已经可推出符合其规格的伺服器；如果其他业者也採用其规格，让相关产品数量增加、成本降低，将有利于Facebook。

　　不过到目前为止，并没有其他大型商用资料中心经营响应Facebook的计画。包括 Google 在内的许多大型资料中心业者，都将资料中心与伺服器设计视为自家商业机密；微软（Microsoft）也仅将其资料中心伺服器规格，在不公开塬则下透露给少数几家现有或是潜在的供应商。

　　负责管理微软资料中心的Dileep Bhandarkar 虽现身Facebook发表会并对该计画表示讚许，但却对加盟问题急踩剎车；他表示：「我们这几年来已经在公开分享最佳化实际经验，探讨藉由减少非必要零组件、提升电源供应器与电压调节模组效率所达成的伺服器合理精简规格。」

　　而Facebook计画的成功契机，除了抢先说服微软或是Amazon等大型业者採用其规格，不然就是要想办法赢得那些规模太小、无法自行设计伺服器的二线资料中心业者的群起支持。

　　「开放源码软体的共享已经存在多年，但这样的行动在硬体领域却不曾有过；」Facebook技术营运副总裁Jonathan Heiliger表示：「透过成立一个环绕相关议题的社群，我们所有人都能变得更好。」

　　无论这个计画是否成功，Facebook的设计方案还是展现了不少创新之处；其设计包括一个直接将480/277V AC电流送至伺服器电源供应器的资料中心，如此可减少会消耗9%~15%功率的、至少四道的电流转换程序。

　　Facebook是与Power One还有台达电（Delta）共同研发上述的277V电源供应器，此外该公司也与***的广达（Quanta）合作开发至少一款主机板，所有的合作供应商约有10~15家，但Facebook参与的工程师只有叁位。

　　该Facebook工程师团队由Amir Michael率领，花了约18个月的时间设计出伺服器、电源供应器，以及新颖的基座与机架。

　　

　　Facebook与伙伴共同开发的电源供应器

　　Facebook资料中心揭密

　　根据Facebook表示，其位于美国奥勒冈州Prineville新资料中心的能源使用效率（power usage effectiveness，PUE）为1.07，优于目前业界平均PUE值 1.4~1.6。

　　其优势除了减少叁个电源转换步骤，Facebook亦开发出零组件减少22%的AMD与Intel主机板，新设计重量比传统设计至少减了6磅。而且该资料中心没有使用空调，是用一种创新的方法让冷空气在其中循环，却能将电脑产生的热气变成办公室暖气，或是排出户外。

　　目前至少有两家二线资料中心业者加入Facebook的开放运算计画，包括线上游戏开发商Zynga，以及开发云端运算开放源码软体平台OpenStack的Rackspace。

　　Rackspace的服务部门Rackspace Hosting执行长Lanham Napier估计，Facebook的设计能为部分资料中心一年1，000万美元的电费预算节省下400万美元；他并指出，该公司工程师在参访过Facebook的新世代资料中心后持续参与共同研发，期望能最佳化OpenStack平台。

　　Intel资料中心事业群总经理Jason Waxman则认为，Facebook开放运算计画将会为新兴市场带来最大衝击，因为这些区域的资料中心才刚起步。

　　一位参与Facebook发表会的美国能源部（U.S. Department of Energy）代表也对该计画表示讚许，他表示，政府会考虑在未来的採购案中使用这些规格，但还须对规格细节做各方面的需求考量，特别是安全性等条件。

　　Facebook已经与供应商合作伙伴审阅过开放运算计画规格，以确保其设计的所有智慧财产权（IP）都是免费的；该公司发言人指出：「任何人都可无偿使用这些技术。」

　　

　　减少22%零件数量的Facebook伺服器

　　TOP 1 IBM宣布以碳化硅晶圆片制作出石墨烯混频器IC

　　IBM 研究中心（IBM Research）发表首款以晶圆尺寸石墨烯（graphene）所製成的 IC，并展示这款混频器（mixer）可在10GHz频率下运作的性能。该款类比IC是由整合在碳化硅（silicon carbide，SiC）晶圆片上的石墨烯电晶体与一对电感所组成，锁定无线通讯应用。

　　宽频混频器的作用是产出具备输入讯号混合（和差）频率的输出讯号，是很多电子通讯系统的基础零件；根据IBM研究中心人员表示，该款石墨烯元件可达到10GHz的混频性能，热稳定性则可达到摄氏125度。

　　此外IBM团队也指出，这次新发表的碳化硅晶片研发成果，主要是透过开发出能维持石墨烯品质的晶圆等级製程，克服了设计上的障碍，同时也顾及到该元件与其他零组件在复杂电路中的整合性。

　　「虽然已有不少奈米科技的突破性发展，是锁定在改善传统硅微处理器的短期缺陷，我们的创新研发成果则是在克服以新材料进行设计之障碍上的一个关键里程碑；採用新材料所製成的元件，能展现超越硅半导体元件的功能性。」IBM研究中心的一位发言人表示。

　　IBM的研究人员是以SiC晶圆片的加温煺火（thermal annealing）製程来合成石墨烯，在SiC晶圆片表面形成均匀的石墨烯层；该石墨烯电路是以4层金属层与2层氧化物层，形成上方闸极（top-gated）的石墨烯电晶体、晶片上电感与导线。

　　研究人员表示，他们所研发的製造架构也可适用其他型态的石墨烯材料，包括将化学气相沉积（CVD）石墨烯薄膜合成在金属薄膜上，也能相容于可降低成本与提高产能的光学微影製程。过去该研究团队曾发表过频率分别高达100GHz与155GHz，以磊晶（epitaxial）与CVD石墨烯製成的单独电晶体，其闸长度各为240奈米与40奈米。