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澳门威尼斯人开户网址信息化与工业化融合研究所副所长许志远:深度观察报告:先进计算领域

2019-12-26 15:10

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  大家下午好!首先分享我们对于技术发展的观点,这个观点偏负面,就是目前来看,是技术变革在全面的停滞,从需求侧和供给侧都是这样的,总结三大极限:供给侧两个极限,一是半导体的工艺接近物理极限,这里面不光是物理极限还有芯片的集成度提速大幅度的放缓,1986到2003年年均提升52%,近期三年只提升了3.5%,第二个是信道容量逼近香农极限,其实在4G时代已经发生了。从需求侧来讲,也是如此,不管是小屏幕还是大屏幕,小屏幕是2K、大屏幕是8K,二维显示已经超越人生理的极限,再清晰已经不需要了。传感方面,材料和工艺也限制了传感技术的发展,三大极限已经制约了颠覆性技术的变革,今天技术的创新特点主要是集成融合式的创新,今天整个产业,不光是因为贸易环境的变化,也是由于没有颠覆性技术,云、管、端半导体市场在全面的下滑,今年服务器和半导体市场是下降了10%以上,智能机也下降了6%,通信业也在下降。

  这里面也有亮点,特别是和万物互联相关的边缘计算和可穿戴设备增长超过了20%,软件由于ICT向全社会各个行业赋能,软件增长也接近10%,行业计算增长超过了5%。大的格局变化是指从计算体系来看的,计算体系当前的主导计算体系主要是来自86、ARM、MIPS等几个体系,在PC和手机领域是比较稳定的局面,但是在服务器领域,X86是受到来自AM的冲击,IOT领域ARM来自RISV-V的冲击。

  单一环节计算能力不断逼近天花板,就需要全要素耦合式的创新,我们分了不同的层面,芯片层面不光是需要摩尔定律继续的推进,也需要架构方面的创新,硬件系统需要异构的加速也需要新型存储、互联,软件平台从云端的分离到云端的一体,模式方面需要云端的计算加上云边端的协同,应用也需要智能计算的支持。

  核心工艺,持续按比例缩小使Finfet结构即将失效,业界认为3nm以下节点,GAA成为延续摩尔定律主流的方案。软件平台方面也有变化,今天主要的终端软件平台都是宏内核架构,微内核架构解决进程间通信效率以后,特别是微内核架构硬件驱动和服务处于用户空间,可以适应万物互联时代多场景差异化的需求,微内核在未来会成为一种趋势。

  计算模式,由于5G大幅度提升了传输的速度和带宽,整个计算的位置发生了一些变化,比如通信相关的编解码的计算可能会下沉,控制和转发计算方面会集中,这里面很多不同的场景,计算位置也有变化,也是非常灵活的。

  计算的要素,深度学习的算法在全面的融入计算的体系,实现全栈式、全场景、云、边、端一体化发展的趋势,今天通信技术从信道为中心向以数据为中心在转变,人工智能显然是关键,目前深度学习算法已经深入到物理层。

  热点方面,今年的焦点,关于量子计算实际的进展,我们梳理了整个量子计算的历史,从一开始提出量子计算的愿景1982年,1994年也有个里程碑,舒尔提出的关于因式分解的算法,2007年第一位发布了第一台16位量子退火机,今年谷歌发布53位超导量子的芯片,验证了量子计算的优越性,特别浙江大学和中科院团队、哈佛大学、IBM,同时实现了全局相关的20位超导量子的芯片,证明了我们国家在这个领域和全球是同步的,量子云端的服务也成为科技巨头布局的重点。

  大家很关心谷歌发布53位超导量子芯片的意义,我们认为它只是验证了量子的优越性,量子信息和量子技术的白皮书里面,量子整个技术的发展是三步走,第一验证量子优越性、第二步专用量子模拟、第三步是量子计算,量子系统固有的脆弱性和不稳定性,导致通用量子计算在拓展性、可操作性、工程实现方面难度非常大,综合一些专家的观点我们认为可能会在2040年甚至更远的时间才能实现通用量子计算。

  车联网产业的演进,智能网联汽车是今年的热点,但是自动驾驶是任重道远的,我们看到至少有六个地方开放了封闭、半开放和开放的测试试验区,预计2020到2021年是L3量产的时期,L5估计会需要十持续的努力,在矿山、快递和出租等一些特定的领域会先期落地。技术方面首先是车载的感知,里面有不同的技术路线,环境感知方面,存在视觉优先和激光优先两个路径,高精度地图对L3以上的重要性越来越重要,目前车载传感器仍然无法满足所有工况的要求,主要是环境因素复杂,今天技术还不能满足,多传感器和数据融合的感知已经成为必然,特别是前端原始的数据级的融合已经成为趋势。计算平台方面,目前架构和方案并没有定型,主要任务是处理传感信号和决策计算,L2到L5对算力的需求是指数级增加的,这里面特别重要的是功耗,算力功耗比是提升主要的方向,1TPOS/W成为商业落地基本的前提。

  在我国的技术产业进步方面,总的来说,一是从整机到上游器件的进步,第二是通信到计算,今天澳门威尼斯人开户网址的产业终于把计算作为一个最主攻的方向,能够突破这是非常重要的事情,第三是从硬件多软件,这也是很艰难的探索,首先是优势领域,移动通信、5G的标准必要专利方面,华为、中兴名列前五,在显示技术方面京东方今年展示了5600多PPI的微显示屏,这个显示屏给近眼显示良好的体验打下了基础。在人工智能和量子计算方面有很多的进步,我们更关注的是短板领域,短板领域首先是计算的芯片,特别是华为推出鲲鹏服务器的芯片,我们认为是第一次有大型的澳门威尼斯人开户网址企业大规模进入开放通用计算的市场,这是非常重要的事件,因为整个信息通信业最核心两大技术体系,一是通信、二是计算,我们在通信设备、整机制造方面我们已经是全球领先的,如果再把计算攻克,我们整个信息通讯的技术体系就站在世界前沿了。今天计算体系的突破,不光是技术方面的简单突破,更重要的是生态的打造和应用的突破,这也是以往比较失败的地方,今天在生态打造方面,不光是芯片,也包括操作系统、云服务、工具集、整个外围的芯片等。中高频器件方面,虽然我们整机方面比较优秀,但是在元器件方面仍然有短板,我国在高频器件方面有很多缺失,我们也在加快高频技术路线的探索和器件的创新。最薄弱的领域是软件,这次华为受到美国制裁,影响最大的是手机OS方面,我们已经开始了最艰难的探索,这也是我们最薄弱的领域,包括移动OS、服务器的操作系统,今年都有一些突破,当然也包括核心的数据库发展。

  发展的展望,我也请一些专家给我们画了未来颠覆性技术的路标,分四个体系:计算、通信、传感和显示,总的来看,近五年基本上是不会有颠覆性技术的出现,主要颠覆性技术扎堆出现的时间大概是2030年,第二个时间是2045到2050年,我们只是想去汇集大家经验给出一个参考,近五年在压电传感器、动态柔性显示、NVM方面会有突破。我指的颠覆是指真正的产业化,而不是技术前期初步的研究。

  预计未来五年产业有七大增长点,5G所带来的终端、网络、存储、虚拟现实、显示、软件和物联网设备。 首先是5G,会带来新一轮的增长,预计到2025年5G智能终端累计出货量会超过35亿,年均增长超过40%,整体智能率从10%到增长到80%,5G基站累计出货量会超过600万套,达到两万亿美元的资本支出,上游器件的增长非常迅速,包括微波器,也包括毫米波的模组、PA、开关等等。软件方面未来五年三大驱动力会让基础软件迎来春天,一是信息基础设施建设、特别是新型基础设施的建设、二是海量数据处理的需求、三是核心技术的发展和安全的需求,另外是新型的非易失存储,会改变整个计算的架构和体系。    虚拟现实,今天传输、计算、显示,今天已经达到了虚拟现实能够爆发的临界点,之所以看前几年没有发展的这么快,是因为当时的技术并没有能够满足用户体验,但是今天基本上各方已经具备了,所以我们认为未来五年全球VR产业的增速会超过40%,会达到近700亿美元,AR、内容和终端的增长是很明显的。显示方面,OLED会取代LCD会成为新型显示增长最主要的驱动力,预计未来五年复合增长率会超过增长14%。最后一个领域是物联网,万物互联的时代,物联网设备一定新的增长空间,两个领域,一是智能家居的领域、二是智能车载的领域,最后回应第一张片子,二维显示达到人的生理极限,2K瓶、8K屏已经超越人的生理极限了,但是还有更高的用户体验能够提出,比如8K超高清可以拍摄多机位、还可以视频缩放,一个屏幕上可以有九个视角,那就达到1G的传输速率了,VR真正的沉浸的体验的要求,8K对于VR只是入门的,它需要沉浸体验要求是24K,传输的速率至少是GB级的,光场显示还有更遥远的距离,所以说用户体验无止境、技术发展无终点,谢谢大家!

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