在整體物聯網領域中所包含的終端技術非常多且復雜,因此并沒有單一的芯片或裝置技術能夠含括整個物聯網領域的需求,顯示這是一個集眾多技術、服務以及市場在一身的龐大科技領域。所有這些均連結至互聯網,未來隨著物聯網定義的持續(xù)演進,物聯網架構設計也將持續(xù)見到演進及變革。
智能家居等物聯網終端應用領域,成為一龐大資料搜集區(qū)塊
據SemiEngineering網站報導,物聯網領域與移動裝置領域或其他科技應用領域不同的是,移動裝置等領域更適合于單一特定應用并重復使用之,物聯網領域則有更多的一般目的版本,在部分情況下將會進行具體的設計,并試圖針對其他市場領域再度運用。由于物聯網領域更加廣泛、規(guī)模也持續(xù)在增加,因此未來將可見到針對特殊應用的更多特殊設計問世。
為了描述出一個完整的物聯網體系,將需要建構一個三層的架構,其一包含服務器與云端零組件、其二為介于物聯網邊緣裝置(edgedevice)與云端之間的網關零組件,其三則是作為真實世界與網絡之間鏈接的物聯網邊緣裝置,此即各類終端物聯網產品,如智能家居產品線等。
雖然上述過程看似有其邏輯性,不過在物聯網邊緣裝置方面,許多情況下卻是由效能較差的傳感器來搜集數據,再傳送這些資料至云端供進行分析處理,有時候甚至傳送速度太慢以至于無法將全數數據上傳云端,這便形成了為物聯網設計芯片或傳感器時變得非常困擾的情況。
一方面這些物聯網邊緣裝置成本不能太高,但在部分物聯網市場又需要這些裝置不僅具可靠性又必須安全,且還必須符合大量標準規(guī)范,如在汽車領域還必須符合諸如ISO26262等多項標準、在工業(yè)物聯網(IIoT)領域符合OMAC及OPC等工業(yè)標準等,這些都為物聯網裝置在正式問世前增加許多成本及時間。
特別是在移動電子領域,這些物聯網系統設計上還需要非常省電及延長電池續(xù)航力,這就需要復雜的電源管理技術,如此也將進一步提高成本及復雜性,更不用提這些裝置需要具備足夠的效能完成任務。
為了在降低成本且維持效能情況下開發(fā)適合物聯網邊緣裝置搭載的芯片及傳感器等零組件,運用摩爾定律(Moore’sLaw)將微處理器持續(xù)微縮,如將物聯網芯片從現行55納米及40納米技術水準,提升至40納米及28納米水平,將有助于降低成本。
若要提升安全性,芯片設計也必須改進至采用32位;另如將多個傳感器封裝至單一叢集以創(chuàng)造規(guī)模經濟,也是一個能夠降低成本的方式。畢竟這些邊緣裝置必須針對各日常生活應用領域客制化設計與打造,存有各式復雜的設計要求,甚至有時存在著高量產需求,因此壓低成本將有其幫助。
隨著邊緣裝置搜集到更多數據,網關會無法負荷將如此大量數據都傳送至云端、再由云端進行分析處理的任務,這也因此對中階運算平臺形成需求性,這類平臺適合介于云端與邊緣裝置之間,可成為智能或簡單的網關、或是作為邊緣服務器等。
此外,讓邊緣裝置導入人工智能(AI)芯片直接就近處理大量數據、無需再上傳數據至云端,也是解決此一問題的辦法之一,前提是要開發(fā)出具足夠處理分析能力的AI芯片。云端接收到的邊緣裝置搜集數據往往不一致且龐大,這類資料可能在AI上作為模式識別的一部分,或只能進行不適合于量子化學軟件Gaussian分布的像差篩選。
為解決此問題,芯片制造商與系統業(yè)者開始為邏輯與傳輸量設計全新的架構,在同樣情況下將部分處理過程轉移至網絡中,或甚至導入各類型內存。