ADI超越摩爾定律的方法論，組合創(chuàng)新構(gòu)建技術(shù)創(chuàng)新的“鐵三角”

　　曾經(jīng)的關(guān)鍵力量離開地球去尋找他的創(chuàng)造者，群龍無(wú)首混沌當(dāng)?shù)?，越來越多的挑?zhàn)敵對(duì)力量來到地球，地球陷入毀滅危機(jī)……這是《變形金剛5》的劇情前奏，最終大黃蜂與英國(guó)爵士及牛津大學(xué)教授聯(lián)手將地球從一場(chǎng)徹底毀滅的浩劫中挽救。

　　這場(chǎng)科幻電影也像極了人類現(xiàn)實(shí)科學(xué)的一些場(chǎng)景。從1965年提出延續(xù)至今的摩爾定律就像那個(gè)即將遭遇滅頂之災(zāi)的地球，近年來被業(yè)界廣泛認(rèn)為即將面臨終極挑戰(zhàn)，例如制程縮小的物理極限，功耗越來越高熱問題，納米級(jí)芯片制造生產(chǎn)線的天價(jià)造價(jià)……一些權(quán)威人士指出，在摩爾定律的影響之下半導(dǎo)體創(chuàng)新已經(jīng)行將末路。這不禁讓人感慨，經(jīng)歷世紀(jì)之交的工程師們的創(chuàng)新未來，很可能會(huì)被物理法則限制。

　　ADI公司總裁兼首席執(zhí)行官Vincent Roche在ISSCC 2018上演講

　　就像《變形金剛5》一樣盡管面臨強(qiáng)大的挑戰(zhàn)最終三個(gè)關(guān)鍵力量聯(lián)手下拯救了地球。事實(shí)上，半導(dǎo)體工程界一直在通過各種技術(shù)創(chuàng)新來延續(xù)摩爾定律的神奇魔力，而更多人的眼光已經(jīng)超越摩爾定律劃定的視野邊界，將創(chuàng)新的思維拓展到更廣闊的領(lǐng)域。全球高性能模擬技術(shù)提供商ADI公司總裁兼首席執(zhí)行官Vincent Roche在2018國(guó)際固態(tài)電路會(huì)議(ISSCC 2018)上的演講中就給出了超越摩爾定律的三角組合創(chuàng)新體系——技術(shù)、物理系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)。

　　三角組合創(chuàng)新體系——技術(shù)、物理系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)

　　拓展技術(shù)創(chuàng)新的維度，讓創(chuàng)新無(wú)處不在

　　Vincent Roche給出的“超越摩爾定律”思維的三角體系中，其中技術(shù)主題最大的特點(diǎn)就是擴(kuò)大技術(shù)創(chuàng)新的范圍，對(duì)技術(shù)進(jìn)行分層并以半導(dǎo)體為基礎(chǔ)結(jié)合其他技術(shù)以獲得創(chuàng)新新成果。例如，采用新材料、添加更多化學(xué)元素或部署新的流程和封裝技術(shù)，以創(chuàng)建新的無(wú)源和有源器件及更復(fù)雜和完整的片上系統(tǒng)硬件架構(gòu)。跳出單純依賴傳統(tǒng)技術(shù)驅(qū)動(dòng)因素來實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的固有模式，考慮更多的物理系統(tǒng)的可能和商業(yè)模式的需求， 在包括軟件、算法、應(yīng)用以及內(nèi)容等更多領(lǐng)域進(jìn)行投資。

　　ADI認(rèn)為，整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)正通過采用“應(yīng)用需求驅(qū)動(dòng)型”方法來補(bǔ)充和完善傳統(tǒng)的技術(shù)供應(yīng)驅(qū)動(dòng)型方法，后者側(cè)重于從性能、尺寸、成本和功效比等主要方面來推動(dòng)改進(jìn)，而前者則是從需要解決的問題入手逆向操作，更高效且更有效地將創(chuàng)新與應(yīng)用對(duì)應(yīng)起來，而這也是ADI一直堅(jiān)持的創(chuàng)新理念。

　　這款沒有半導(dǎo)體材料的芯片級(jí)pH傳感器在工業(yè)、醫(yī)療、制藥等領(lǐng)域開創(chuàng)新的應(yīng)用

　　事實(shí)上， ADI這幾十年一直在這樣做。例如圖中的pH傳感器可以將實(shí)驗(yàn)室儀器儀表的性能以合理的成本引入小型設(shè)備中，但它根本就沒有任何半導(dǎo)體的內(nèi)容，而是采用了例如電鍍和晶片鍵合(wafer bonding)等工藝，實(shí)現(xiàn)了CMOS晶圓不可能具備的特性。這是新材料與新元素加入進(jìn)行組合創(chuàng)新的完美例證。當(dāng)然，ADI并沒有避免在“超越摩爾定律”戰(zhàn)略中使用硅芯片，他們?nèi)耘⑦@些傳感器與ASIC結(jié)合進(jìn)行組合開發(fā)，開啟了無(wú)數(shù)種可能性和優(yōu)勢(shì)，最終提高效率。

　　ADI大膽拓展技術(shù)層面的探索已經(jīng)創(chuàng)造了大量的成功案例，例如用iCoupler?磁隔離技術(shù)實(shí)現(xiàn)片上變壓器集成，突破性地解決了傳統(tǒng)光耦合的局限性;通過獨(dú)特設(shè)計(jì)的靜電驅(qū)動(dòng)的鍍金微加工懸臂梁開關(guān)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)MEMS開關(guān)技術(shù)，在一個(gè)非常小的表貼器件中實(shí)現(xiàn)了0 Hz至數(shù)百GHz的寬帶RF性能，以及比繼電器更高的可靠性;ADI旗下的Power By Linear品牌采用的μModule微型模塊化技術(shù)在過去10多年間不斷得到改進(jìn)，這些產(chǎn)品的功率密度提高超過10倍，最新模塊電源即將突破100A的功率輸出能力。

　　創(chuàng)新的uModule模塊封裝技術(shù)讓功率密度獲得10倍以上的提升。

　　“應(yīng)用需求驅(qū)動(dòng)型”思維下，ADI的技術(shù)創(chuàng)新不再局限于半導(dǎo)體領(lǐng)域，還在其硬件解決方案中引入了物聯(lián)網(wǎng)、云分析等平臺(tái)化功能設(shè)計(jì)思想，并在應(yīng)用工具、安全和算法以及軟件領(lǐng)域進(jìn)行投資，持續(xù)構(gòu)建基于硬件的完整集成式技術(shù)堆棧。

　　關(guān)注物理系統(tǒng)層面創(chuàng)新，將創(chuàng)新角度移到芯片外部

　　當(dāng)今的科技已經(jīng)對(duì)物理、化學(xué)和生物現(xiàn)象的見解都達(dá)到了新的水平，這種見解能夠激發(fā)我們對(duì)產(chǎn)品開發(fā)的靈感，幫助確定開發(fā)方向。因此，ADI認(rèn)為超越摩爾定律還需要從物理系統(tǒng)層面創(chuàng)新，將側(cè)重點(diǎn)從內(nèi)部轉(zhuǎn)移到我們周圍的世界。這也就是為什么ADI除了資助優(yōu)秀的模擬、數(shù)字和軟件工程師外，還資助化學(xué)家、密碼學(xué)家、生物醫(yī)學(xué)系統(tǒng)工程師，甚至內(nèi)科醫(yī)生的原因。

　　醫(yī)療設(shè)備實(shí)現(xiàn)中心聯(lián)合ADI和麻省理工學(xué)院，共同推動(dòng)醫(yī)療技術(shù)的突破

　　借由這些投資，AD的專家團(tuán)隊(duì)努力去充分了解要那些需要利用特定技術(shù)和能力來解決的應(yīng)用。事實(shí)上，諸如物聯(lián)網(wǎng)和人工智能的出現(xiàn)正在降低傳統(tǒng)創(chuàng)新方法的重要性和對(duì)創(chuàng)新的限制。物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，加上芯片大小的傳感器和計(jì)算元件的驟增，正在智能化地連接現(xiàn)實(shí)和數(shù)字世界，讓香農(nóng)-哈特利定律(關(guān)于信道容量的定律)對(duì)于信息傳輸?shù)南拗谱兊帽饶柖筛又匾?/p>

　　當(dāng)今用于創(chuàng)新的方法正在不斷演進(jìn)，我們已經(jīng)進(jìn)入云分析和大數(shù)據(jù)的世界，人工智能也在朝神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和大規(guī)模并行處理發(fā)展的路途中，科技創(chuàng)新已經(jīng)走入了一個(gè)全新的階段，需要我們擁抱更廣泛的應(yīng)用創(chuàng)新思維和方法。例如，ADI近年來基于在檢測(cè)、測(cè)量、轉(zhuǎn)換方面的專業(yè)技術(shù)以及對(duì)物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)的深入研究，幫助新英格蘭番茄種植農(nóng)場(chǎng)主構(gòu)建完整的從傳感器到云端的解決方案，讓他們能夠在整個(gè)種植周期內(nèi)做出更好的決策，最終改善番茄的品質(zhì)提高經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境成效。同樣在能源領(lǐng)域，許多公用事業(yè)公司的先進(jìn)計(jì)量基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)采用了物聯(lián)網(wǎng)，而采用ADI完整的邊緣到云端、非侵入式監(jiān)測(cè)解決方案幫助他們解決了傳統(tǒng)電表的準(zhǔn)確度問題。

　　眾行者遠(yuǎn)，產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)合作加速創(chuàng)新

　　圣人孔夫子在兩千年前就發(fā)出“三人行必有我?guī)煛钡纳羁桃娊??？萍甲叩浇裉煲呀?jīng)面臨越來越高的創(chuàng)新門檻，甚至超越了單個(gè)企業(yè)所能企及的范圍。因此，ADI認(rèn)為產(chǎn)業(yè)鏈參與者應(yīng)該走出自身的局限，并真正通過生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行合作創(chuàng)新。

　　ADI近年來在產(chǎn)業(yè)生態(tài)合作上不遺余力，與大型機(jī)構(gòu)共同搭建技術(shù)平臺(tái)，與專業(yè)廠商聯(lián)合推進(jìn)應(yīng)用技術(shù)的合作開發(fā)。例如，ADI宣布與全球最大的電信運(yùn)營(yíng)商之一中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)公司旗下全資子公司中移物聯(lián)網(wǎng)建立戰(zhàn)略合作關(guān)系，與諾基亞貝爾為共同拓展物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)簽署諒解備忘錄，與百度在自動(dòng)駕駛感知與導(dǎo)航領(lǐng)域達(dá)成合作攜手推進(jìn)Apollo計(jì)劃。

　　ADI與百度在自動(dòng)駕駛 Apollo計(jì)劃的自動(dòng)駕駛感知與導(dǎo)航應(yīng)用中開展廣泛合作

　　對(duì)于產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)合作，ADI的首席技術(shù)官Peter Real有非常清楚的思考：你要知道何時(shí)領(lǐng)導(dǎo)，何時(shí)跟隨，何時(shí)攜手發(fā)明，何時(shí)聯(lián)手合作。很顯然，ADI在生態(tài)合作創(chuàng)新方面很好的遵守了這些準(zhǔn)則。除了上面的戰(zhàn)略合作，還包括與業(yè)界應(yīng)用廠商建立各種聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新生態(tài)合作，以及協(xié)調(diào)內(nèi)外資源打造的垂直生態(tài)系統(tǒng)，在通信界擁躉眾多的RadioVerse即是該公司近年來集中資源打造的射頻技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)。

　　ADI最初設(shè)法解決軟件定義無(wú)線電難題時(shí)，ADI推出了單芯片、低功耗的MIMO收發(fā)器大幅降低了客戶的無(wú)線電設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度，該產(chǎn)品被部署到數(shù)以千計(jì)的應(yīng)用之中，從攝像機(jī)無(wú)人機(jī)視頻傳輸和控制到蜂窩基站。在意識(shí)到收發(fā)器的更多應(yīng)用潛力之后，ADI開始嘗試構(gòu)建一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)——RadioVerse，包含MathWorks和多種第三方硬件和軟件包，以便在開始設(shè)計(jì)軟件定義無(wú)線電之初，幫助縮小系統(tǒng)架構(gòu)師、RF設(shè)計(jì)師和系統(tǒng)軟件開發(fā)人員之間的鴻溝，幫助客戶實(shí)現(xiàn)更精巧、更高效的設(shè)計(jì)，同時(shí)加快產(chǎn)品上市速度。

　　超越摩爾定律，創(chuàng)新進(jìn)入新通道

　　關(guān)于摩爾定律是否失效的爭(zhēng)論由來已久，盲目地沿著這條道路會(huì)在一定程度上禁錮我們的創(chuàng)新能力，現(xiàn)在何嘗不是跳出既定思維框架掙脫摩爾定律束縛的時(shí)候呢?

　　信息爆發(fā)的今天為人類天生具備的探索欲望和冒險(xiǎn)精神提供了強(qiáng)大的支援;組合創(chuàng)新的威力已經(jīng)得到了證實(shí)，這種創(chuàng)新思維正在影響未來世界前進(jìn)的速度和方式;真實(shí)世界和數(shù)字世界逐漸交互和滲透，數(shù)字化變得越來越普遍;經(jīng)濟(jì)和技術(shù)之間不斷協(xié)調(diào)平衡發(fā)展，新技術(shù)會(huì)不斷反復(fù)塑造經(jīng)濟(jì)形態(tài)，經(jīng)濟(jì)形態(tài)反過來又會(huì)促進(jìn)新技術(shù)發(fā)展，如此循環(huán)往復(fù)。在這些因素的共同作用下，創(chuàng)新的復(fù)雜程度將呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，而周期會(huì)不斷加快。

　　ADI用自己的創(chuàng)新實(shí)踐驗(yàn)證了超越摩爾定律行之有效的組合創(chuàng)新思維，在技術(shù)和物理系統(tǒng)以及生態(tài)系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體技術(shù)及應(yīng)用的加速創(chuàng)新。摩爾定律的“長(zhǎng)途列車”經(jīng)過五十多年的旅行已經(jīng)進(jìn)站，我們不妨與ADI一起主動(dòng)登上站臺(tái)，踏上組合創(chuàng)新的新旅程。