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手机智人、手机与半导体 EP.2

By 2022年10月20日 11月 30th, 2022 No Comments

上一期我们主要讨论了人类沟通工具的发展、智能手机出现以前手机的发展历程和半导体的故事。本期我们正式进入主题,来聊聊智能手机和“手机智人(Phono Sapiens)”的故事。

“手机智人” —— 智能手机给我们日常生活带来的变化

崔在鹏教授 上一期,我们谈到了智能手机的众多功能:文字、绘画、摄影和视频等人类的沟通工具如今全部集合到了一部智能手机上。其实,我们现代人对它的依赖远不止这些,智能手机正在改变我们的生活方式。

比如,现在的孩子们从小就开始接触智能手机,他们的学习方法也因此而改变。回想起来,在我们小的时候,获取知识主要是靠向大人提问——不懂就去问老师或父母。但如今的孩子们不会再去问大人,因为几乎任何问题都可以通过智能手机搜索到答案。

李佳恩 TL 真是这样。现在,从简单的食谱、健身教程,到各种复杂的知识,几乎都可以从YouTube或其他网站上学到。

崔在鹏教授 是的。智能手机完全颠覆了我们获取知识的途径和知识的标准。我们通过搜索获取信息,这意味着众多网友的集体智慧成了知识的标准。习惯了以这种方式获取信息的新生代们,不会再像我们以前那样去问大人,因为没有这个必要。

而且,他们也非常擅长并乐于利用这些途径搜索而来的信息。可见,智能手机的普及让“数字素养(Digital Literacy)1)”在各领域变得愈发重要。我觉得这将带来一次变革,熟悉智能手机的新生代在能力方面将赶超上一代。

崔元载 TL 只要智能手机在手,就可以尽情畅游网络世界,其背后是移动通信技术的快速发展。移动通信技术以智能手机为中心,经历第三代(3G, WCDMA2)等)、第四代(4G, LTE3)),目前已发展到了5G。

可以说,是移动通信技术的更新迭代驱使了YouTube等视频平台的发展。数据传送速度以指数级增长:过去,移动通信技术只能传送语音和短信,如今,传送高清视频也不费吹灰之力。回想一下智能手机刚上市的时候,看一个只有几分钟长的短视频,中间也要卡好几次,真让人烦躁。可如今,即使观看一部高清电影或连续剧,中间也几乎不会有缓冲卡顿,这多亏了如今智能手机可以接收的庞大数据量。

▲ 移动通信技术的变化过程(数据来源:SKT)

 

李佳恩 TL 最近流行的流媒体服务(OTT4),Over-The-Top media service)是不是也得益于移动通信技术的发展呢?

崔在鹏教授 当然。流媒体的发展也给我们的生活带来了很大的变化。几年前我们还想着看直播,但现在没这个必要了,想看什么,通过流媒体随时随地都可以回放。智能手机的出现让这种变化愈发明显。

智能手机出现后,无线电视台的广告收益开始呈现下滑趋势,这也让过去被少数电视台垄断的传媒力量逐渐分散至多个内容制作人身上。

可见,从信息知识的获取途径到媒体生态圈,智能手机给我们的生活带来了巨大的变化。而在智能手机的问世和发展背后,半导体功不可没。那么,相关的半导体又有哪些呢?

▲ 李佳恩TL在交谈中强调了LPDDR的重要性。

 

李佳恩 TL 我第一个想到的就是LPDDR(Low Power Double Data Rate),很想着重强调一下这款产品。LPDDR是一款以最低电耗实现最大性能的DRAM产品,也被称作专用于智能手机的DRAM,因为它就是专门为最大限度弥补智能手机等移动设备的缺陷而设计出来的。

LPDDR的核心就是把电耗降到最低。我们现在使用的智能手机电池电量是有限的,想尽可能延长使用时间,只能将电耗降到最低。

▲ SK海力士的LPDDR发展历程

 

李佳恩 TL LPDDR也是我们SK海力士的一款主打产品。LPDDR高性能低耗电的特征不仅对智能手机有很大吸引力,还引起了服务器设备行业的关注。近来,服务器设备也开始尝试采用LPDDR产品。

在我看来,今后LPDDR在电子产品领域的应用空间会进一步扩大。如今,“无线”和“智能”成了电子产品的两大关键词,这也让LPDDR成为电子产品不可或缺的部件。因为电子产品要求DRAM在有处理数据功能的同时,尽可能地节省电量。

崔元载 TL LPDDR市场的进一步扩大有几个值得注意的地方。智能手机趋于白热化的竞争促进了LPDDR技术的突飞猛进:市场需要处理速度更快的智能手机,半导体的发展就要紧跟市场的发展步调。继而我们会发现LPDDR是最佳的选择——耗电量少,处理速度又快。起初,LPDDR是专为智能手机设计的。现在,由于其超群的性价比和效能功耗比(Performance per watt5)),其他设备也开始逐渐采用这款产品。

崔在鹏教授 其实,我对 NAND闪存一直有些不解之处,今天难得和SK海力士的团队成员们交谈,想请教一番。我看新闻报道说,近期SK海力士成功研发了238层的4D闪存产品。智能手机不是也在使用闪存存储器吗?我想知道智能手机为什么需要使用闪存,SK海力士研发的238层4D TLC闪存产品又有着什么样的意义呢?

▲ 崔元载TL正向崔在鹏教授解说NAND闪存

 

崔元载 TL我们常说的NAND闪存也叫NAND快闪存储器(NAND Flash Memory)。快闪存储器有个特点,就是关闭智能手机和电脑电源后,数据也不会丢失。NAND闪存是快闪存储器中的一种。

根据单元(cell)储存数据的阶段,闪存也可以分为几个种类。大体来讲,我们经常使用的USB以及智能手机、电脑上用的固态硬盘(SSD,Solid State Drive)都属于闪存。

SK海力士近期成功研发样品的238层4D TLC产品,是全球首款最高层数的闪存产品。这款产品体积变得更小,堆叠层数却变得更高,从而使容量变得更大、速度(数据传输速度、单元记录速度等)变得更快,还进一步改善了电耗。
崔在鹏教授 这是不是意味着,未来上市的智能手机也将进一步扩容?我想知道智能手机闪存未来发展的趋势会是什么样子?而SK海力士又是如何看待闪存市场的呢?

崔元载 TL 迄今为止,闪存的发展速度可谓惊人,但未来它的发展空间更大。因为智能手机将需要更大的容量:不断产生质的飞跃的手机摄影摄像功能和不断增长并优化的各式应用软件等,都需要闪存来做支撑。我认为在未来,大数据和人工智能(AI,Artificial Intelligence)等技术将要求我们能够储存比现在更庞大的数据信息。

据全球市场调查机构Statista预测,全球的数据和信息消费量将进一步走高,预计2025年将达到181泽字节(ZB, 1ZB=1.1万亿GB)。与2020年64泽字节的数据和信息消费量相比,这一数据量近乎达到前者的三倍。

▲ 全世界的数据和信息消费量呈现着几何倍数增长 (数据来源:Statista 2022)

 

崔在鹏教授 你的意思是说,随着人类信息数据消费量的增加,闪存也需要不断升级?

崔元载 TL 是的。最近我们成功研发样品的238层4D TLC闪存也是对未来的一种提前准备。该产品容量更大、速度更快、电耗更低6))、体积更小,而且还进一步提高了生产能力。

 

半导体&智能手机——改变未来的钥匙

崔在鹏教授 我们今天讨论的移动通信技术、LPDDR和闪存的发展,仿佛我们奔向未来的一段旅途。而这些技术的背后,都需要半导体技术发展的支持。可见,如何充分利用这些数据将是未来的关键,这也让可以处理庞大数据的AI成了决定胜负的钥匙。

崔元载 TL 我很赞同您的观点,AI在未来社会中的作用不言而喻。SK海力士也认识到了这一点,并正积极研发用于AI的半导体,比如兼具数据处理和运算功能并可用于机器学习(Machine Learning)、高性能计算、大数据的运算和储存等的新一代智能型存储器PIM(Processing-In-Memory),和可以用于学习和处理大容量数据的超级计算机的超高性能DRAM产品HBM3(High Bandwidth Memory)等。

李佳恩 TL 我主要从设备的角度思考了一下智能手机的未来发展。回顾从电脑初问世到如今的发展过程,其最大特点就是体积变得越来越小。过去,台式电脑最为普遍,但后来大部分人都开始使用笔记本电脑。如今,平板电脑和智能手机则发展成了最为普及的电脑。

通过观察电脑的发展趋势,我觉得很可能在未来某一天,现在常见的手机也会被其他可穿戴式产品取代,我们也无需像现在这样随身携带一部手机了。智能手表、智能眼镜等现已面市的可穿戴式产品将为我们开启新的计算时代。

崔在鹏教授 像AR眼镜、VR眼镜、智能手表等产品已经开始备受瞩目了,也形成了一定的市场规模。你的意思是说,未来会有进一步升级的可穿戴式产品问世,就像我们想象中的全新计算产品那样,对吗?

李佳恩 TL 是的。当然,我们还有很多难题要解决。最大的难题就是产品的重量和体积,可穿戴式产品要便于穿戴,即穿戴后不能有任何不适感。比方说,要穿戴设备8小时的话,如果重量和体积让人觉得很不舒服,肯定是不行的。此外,产品的电池也必须能够支撑设备运作8小时。所以,在尽量压缩电池体积的同时,还要最大限度地延长使用时间。在这一方面,我们前面提到的LPDDR估计可以起到非常关键的作用。

光克服技术上的难关还不够,我们更要解决市场规制提出的问题。可穿戴设备直接触及人体肌肤,所以这种产品的市场规制也非常严格。例如,产品若突然发热会伤及人体,这种技术缺陷必须改善;而针对智能眼镜一类的产品,要事先去除所有可能给视力造成损害的因素。这些问题都需要进一步的技术发展来解决。

崔在鹏教授 如此看来,智能手机的确成了我们身体不可分割的一部分,我们也真的成了“手机智人”。这一发展过程需要半导体技术的不断升级,这让我非常期待。

智能手机成为了我们“身体”的一部分。在这样的现代生活中,半导体技术几乎随处可见,并在每一个或大或小的角落里发挥着举足轻重的作用。而在不久的将来,半导体技术仍将成为改变明天的关键。好,我们就以重温半导体的重要作用结束今天的交谈吧。

1数字素养(Digital Literacy):是运用各种数字信息,并对其进行分析、评估和利用的能力。
2宽带码分多址(WCDMA,Wideband Code Division Multiple Access):与现有的第二代(2G)移动通信技术CDMA相比,利用更高的带宽提高了数据传输速度。这项第三代(3G)移动通信的技术,符合国际电信联盟(ITU,International Telecommunication Union)规定的3G移动通信规格。从此,视频电话和自动漫游服务正式启动。
3长期演进技术(LTE, Long Term Evolution): 为了长期(Long Term)进化(Evolution)并满足移动通信需求而起的名称。初期, LTE虽然没有满足ITU规定的第4代(4G)移动通信规格,不过与3G移动通信技术相比,它被认为已有了长足的进步,因此被分为4G。此后,LTE发展为LTE-A、宽带LTE-A等。
4OTT(Over The Top): 利用网络提供广播节目和电影等媒体内容的服务。在韩国国内提供该服务的代表性OTT有Netflix、Wavve、TVing、Watcha等。
5效能功耗比(Performance per watt):是在一定的能量消耗下,硬件所能达成的运算量的相对指标。
62022年7月,SK海力士成功研发238层 512Gb TLC 4D NAND闪存样品。与2020年12月开发的176层4D闪存相比,238层NAND闪存的生产率增加了34%,数据传输速度增加了50%,电力需求量减少了21%。

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