10大最具生命力技術(shù)
——
加入技術(shù)交流群
從通俗文化的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，1975年就是一個(gè)大雜燴。從技術(shù)的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，1975年就不是那么復雜了：這一年，名叫Jobs和Wozniak的年輕人正在硅谷的一間車(chē)庫擺弄著(zhù)電路板和各種元件。接下來(lái)就是名叫蓋茨的年輕人，他從斯坦福大學(xué)退學(xué)，專(zhuān)心研究自己心愛(ài)的代碼并開(kāi)辦了一家公司，正是這家公司的不斷發(fā)展壯大最終改變了商業(yè)發(fā)展的歷史。
事實(shí)上，處于尼克松總統辭職和美國建國200周年之間的1975年，標志著(zhù)電子和計算機技術(shù)一個(gè)令人興奮的新時(shí)代的開(kāi)始，它以自己獨特的方式演繹著(zhù)與20世紀60年代社會(huì )和藝術(shù)變革相類(lèi)似的基礎性革命。
目前距離那個(gè)讓人激動(dòng)的年代已有30年了。30年間，各種新技術(shù)層出不窮，但是大多數都只是過(guò)眼煙云而已，只有少數一些具有強大的生命力。而這其中，又只有極少數的幾種技術(shù)堪稱(chēng)真正改變了我們的日常生活。以下是美國著(zhù)名的《Electronic Business》雜志評選的十大最具生命力技術(shù)。
手機
設想一下，沒(méi)有手機的世界與沒(méi)有汽車(chē)和電視的生活情形何其相似?！笆謾C是一項極為完美地契合了大眾需求的技術(shù)，”EB母公司下屬的技術(shù)研究公司In-Stat的首席分析師Alan Nogee說(shuō)，“人們喜歡交流，而手機的出現讓他們可以隨時(shí)隨地滿(mǎn)足愿望?！?nbsp;
1973年4月3日，當時(shí)任摩托羅拉公司通信系統部總經(jīng)理的Martin Cooper撥通了貝爾實(shí)驗室的電話(huà)時(shí)，世界上第一次手機通話(huà)成為現實(shí)。在1983年開(kāi)始提供商用手機服務(wù)時(shí)，Cooper最初像鞋盒一樣重達30盎司的手機已經(jīng)演變?yōu)槟ν辛_拉重為16盎司的DynaTAC型手機，不過(guò)當時(shí)售價(jià)高達3,500美元。此后七年內，美國手機用戶(hù)就達到了100萬(wàn)戶(hù)。如今，全球手機用戶(hù)已經(jīng)超過(guò)固定電話(huà)用戶(hù)，與此同時(shí)，手機重量也只有3盎司了。
如今，3G寬帶網(wǎng)絡(luò )的出現正將手機從單純的語(yǔ)音通話(huà)工具轉變?yōu)樵试S使用者收發(fā)圖片和視頻并享受一系列高速面向數據的服務(wù)的多媒體手機。這種趨勢的到來(lái)為從處理器制造商到顯示和音頻子系統制造商的很多電子元器件賣(mài)主帶來(lái)了新的市場(chǎng)機會(huì )。
CMOS
仙童半導體公司的FrankWanlass發(fā)明了互補型MOS（CMOS）技術(shù)。在20世紀60年代早期，Wanlass認識到負極通道MOS(NMOS)和正極通道MOS (PMOS)的互補電路只需很小的電流。經(jīng)過(guò)一些熔補，他制作出了可以將備用功耗減少六個(gè)數量級的CMOS電路，堪與雙極性邏輯門(mén)相媲美。1967年12月5日，Wanlass被授予3,356,858號美國專(zhuān)利“低備用功耗互補場(chǎng)效應電路”。
然而，雖然擁有很大潛力，Wanlass的發(fā)明還是不得不等待數年才得以真正地大規模應用。20世紀70年中期開(kāi)始的技術(shù)革命要求芯片兼具大功率和低功耗，CMOS集成電路提供了理想的解決方案?！皩?shí)際上，數字手表是CMOS技術(shù)第一個(gè)真正重要的應用產(chǎn)品，”半導體行業(yè)研究公司Insight64的首席分析師Nathan Brookwood說(shuō)。如今，CMOS技術(shù)已經(jīng)成為絕大多數高密度集成電路制造的基礎。
因為功耗更低，CMOS設備可以運行在比同級別雙極器件更低的溫度上。雖然是低功耗技術(shù)，CMOS技術(shù)依然會(huì )散發(fā)一些熱量。因此，隨著(zhù)芯片密度的增加，芯片制造商如今面臨著(zhù)與此前雙極器件同樣的問(wèn)題。研究公司iSuppli的首席分析師Len Jelinek說(shuō)：“雖然目前說(shuō)CMOS技術(shù)已經(jīng)走到生命周期的終點(diǎn)還為時(shí)過(guò)早，但是，確實(shí)有必要開(kāi)始進(jìn)行新材料的研究，像緊縮硅，就將把我們帶到更高級別的功率和散熱平衡上?！?nbsp;
結構化ASIC
隨著(zhù)技術(shù)革命將處理器應用推向新的高度，對能夠根據特定用途進(jìn)行預配置的器件的需求量逐漸增加。這種“硬線(xiàn)的”技術(shù)通過(guò)消除不必要的修飾性、說(shuō)明性和其他類(lèi)型的運行開(kāi)銷(xiāo)，來(lái)提高性能并削減成本。20世紀80年代早期A(yíng)SIC的出現，使得從手機到音頻游戲控制器等產(chǎn)品制造商可以得到根據他們的特定需求而定制的芯片。
經(jīng)過(guò)長(cháng)期的強勢發(fā)展，傳統ASIC技術(shù)在21世紀早期讓位于其更新的改進(jìn)型版本：結構化ASIC。與它的前輩一樣，結構化ASIC同樣提供滿(mǎn)足特定應用的架構，同樣以低成本提供高性能。然而不同的是，通過(guò)可配置設計以不同的方式進(jìn)行芯片功能單元的再連接允許芯片結構的改變。技術(shù)研究公司Allied Business Intelligence的研究主管Alan Varghese說(shuō)：“結構化ASIC擁有ASIC的優(yōu)勢，但是客戶(hù)可以對其進(jìn)行再配置的特點(diǎn)又使結構化ASIC具備一些處理器具備的優(yōu)勢?！?nbsp;
結構化ASIC的架構決定可配置的程度。假如只需要輕微的修改，器件可以被設計為只具有最小化的可配置性并無(wú)需增加太多成本。假如要求廣泛的靈活性，ASIC可以被設計為擁有更多的可配置性，當然成本更高一些。
技術(shù)研究公司Frost & Sullivan的分析師Aditya Prasad對ASIC可以繼續發(fā)展以滿(mǎn)足未來(lái)需求持樂(lè )觀(guān)態(tài)度?！敖K端用戶(hù)市場(chǎng)的增長(cháng)將使ASIC成為焦點(diǎn)?！?nbsp;
EDA 軟件
20世紀70年代創(chuàng )建日益復雜的電路的需求預示著(zhù)將超過(guò)工程師“手工”設計能力的極限。幸運的是，隨著(zhù)EDA工具的出現，技術(shù)本身解決了這一問(wèn)題。
EDA軟件使用計算機來(lái)創(chuàng )建、驗證并仿真一塊芯片或者一塊PCB上的電路的性能。EDA或許是過(guò)去30年產(chǎn)生的各種新技術(shù)中最重要的一種，因為沒(méi)有EDA，幾乎將不可能設計現代電子器件所需的高密度復雜電路
。Insight64的Brookwood說(shuō)：“這就好比由手寫(xiě)到PC輸入的變革那樣重要?！?nbsp;
EDA已經(jīng)經(jīng)歷了幾個(gè)不同的階段，包括門(mén)級工具和RTL技術(shù)?！叭缃?，我們正走向電子系統級水平，”技術(shù)研究公司Gartner的首席EDA分析師Gary Smith說(shuō)，“這實(shí)現了電子硬件和軟件的同步設計?！?nbsp;
說(shuō)EDA非常重要似乎還不足以體現這項技術(shù)的重要性。Smith說(shuō)：“所有產(chǎn)品都是從設計開(kāi)始的，沒(méi)有EDA工具，電子市場(chǎng)將不復存在?！?nbsp;
FPGA
雖然20世紀60年代就首次出現了“結構化計算”的概念，但是第一款真正的商用FPGA器件直到1985年才出現。通過(guò)軟件結構化互連方式進(jìn)行邏輯塊單元的連接，FPGA本質(zhì)上為程序師提供了一個(gè)空白的模板允許他們自由地構建芯片。早期的FPGA只包含幾個(gè)邏輯單元，需要以秒為單位來(lái)進(jìn)行再配置。如今，FPGA可以包含幾十萬(wàn)個(gè)邏輯單元，只需微秒級就可完成再配置。
FPGA的發(fā)展遵循著(zhù)摩爾定律的基本原則：嵌在一塊芯片上的邏輯單元每18個(gè)月就要翻一番。不久，FPGA就將擁有數百萬(wàn)個(gè)邏輯單元，使得它們可以擁有足夠強大的能力經(jīng)濟地完成大規模計算任務(wù)。FPGA還催生了芯片的完全競爭，加速了ASIC的生產(chǎn)流程進(jìn)步。
Photolithography（光刻技術(shù)）
光刻技術(shù)——與在暗室沖洗底片相似的流程，其根源甚至可以追溯到19世紀早期的攝影術(shù)。在當今的芯片制造流程中，光刻技術(shù)將光掩模（與照相過(guò)程中的底片相似）上的范式圖像移到晶片底層的表面上。20世紀70年代中期，投影放大印刷術(shù)和正性膠技術(shù)的結合徹底改變了芯片制造流程中的光刻技術(shù)。隨著(zhù)掩模和晶片不再進(jìn)行接觸，瑕疵率明顯降低，極大地增加了芯片產(chǎn)量。
1979年，GCA開(kāi)發(fā)出了一種用于晶片曝光的分布重復光刻技術(shù)，此舉帶來(lái)了日益增加的分辨率，并且為線(xiàn)寬的不斷縮小鋪平了道路。這種技術(shù)的出現以及從可見(jiàn)光到紫外線(xiàn)光波波長(cháng)的不斷減小，推動(dòng)著(zhù)芯片制造向越來(lái)越多更好的工藝技術(shù)的快速轉變，并且這種轉變一直持續到今天。
RFID技術(shù)
在第二次世界大戰期間，英國迫切需要能夠識別飛越英吉利海峽上空的飛機的技術(shù)，因為他們必須將本國返航的飛機和敵機區別開(kāi)來(lái)。因此，當時(shí)盟軍飛機上都安裝了一個(gè)無(wú)線(xiàn)電應答器用來(lái)對詢(xún)問(wèn)信號——“辨別：朋友或敵人（IFF）”做出肯定的回應，RFID技術(shù)也就應運而生了。
直到20世紀80年代，RFID技術(shù)依然像最初一樣只是用于航空領(lǐng)域。直到微電子學(xué)縮小了標簽的尺寸和價(jià)格，使其可以經(jīng)濟地應用于工業(yè)裝配線(xiàn)時(shí)，這種情況才有所改觀(guān)。隨著(zhù)成本的降低，到了21世紀初，RFID可以被直接應用在運輸中的貨柜甚至是單個(gè)產(chǎn)品上。這項技術(shù)還被用于追蹤孩子和住院患者等人群。
除了技術(shù)上的改進(jìn)之外，標準化進(jìn)程的推進(jìn)也幫助RFID技術(shù)走向主流應用?！皬穆槭±砉W(xué)院的汽車(chē)ID中心到領(lǐng)先的供應鏈玩家沃爾瑪特等各類(lèi)機構都在推動(dòng)RFID的標準化和普及方面起到了重要的作用，”研究公司Yankee Group的高級無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)分析師Marcus Torchia說(shuō)，“RFID技術(shù)正在朝著(zhù)與條形碼技術(shù)同樣無(wú)所不在的方向快速發(fā)展?！?nbsp;
RISC 處理器
20世紀70年代中期，改進(jìn)的性能檢測工具顯示，當時(shí)居于統治地位的基于CISC（復雜指令集計算機）系統的大部分應用執行都是由一些簡(jiǎn)單的指令來(lái)完成的。而絕大多數指令都被證明很少用到。很快地，研究人員認識到，可以使用編譯器來(lái)產(chǎn)生執行復雜指令的軟件程序，而在當時(shí)的CISC機器上，這項工作則是由硬件來(lái)完成的。
1975年10月，IBM公司的沃森研究中心開(kāi)始了一項研發(fā)計劃，并于四年后推出了32位RISC微處理器。與預計的相同，這款微處理器被證明比同級別CISC速度更快，此外，它的設計和制造成本更低。這些優(yōu)勢最終導致了計算機性能和成本方面的一場(chǎng)革命。
雖然擁有眾多優(yōu)勢，RISC在面向視窗的PC/服務(wù)器市場(chǎng)并沒(méi)有取得太大進(jìn)展，原因在于這一市場(chǎng)的軟件兼容性問(wèn)題，英特爾公司的x86平臺更具優(yōu)勢。然而，這一情況正在慢慢改變，大多數最新的PC處理器，從英特爾公司的P6微型架構開(kāi)始，本質(zhì)上都與RISC器件功能相同，只是仿造CISC架構而已。RISC在其他計算機市場(chǎng)日益增長(cháng)的優(yōu)勢地位則是勿庸置疑的。如今，在工作站、手機和電腦游戲等市場(chǎng)，RISC技術(shù)擁有壓倒性的優(yōu)勢。
SMT（表面貼裝技術(shù)）
在20世紀70年代末之前，像集成電路、晶體管和電阻器等電子元器件都被設計得更加適合手工裝配而非機器裝配。表面貼裝技術(shù)（SMT）的出現扭轉了這種形勢
。典型的表面貼裝元器件看起來(lái)像小金屬點(diǎn)一樣，通常使用小型金屬條進(jìn)行機械設計，它們被直接焊接到印刷電路板的表面上，這一點(diǎn)與傳統元器件不同，后者通常有電線(xiàn)頭，并把它們穿過(guò)電路板孔焊接到電路板的背面?；诖?，表面封裝元器件通常盡可能地小而且輕。事實(shí)上，表面封裝元器件的大小和重量通常只是傳統線(xiàn)性元器件的十分之一到四分之一，而成本也只是后者的四分之一到一半。
表面貼裝技術(shù)的適時(shí)出現滿(mǎn)足了產(chǎn)品小型化趨勢提出的要求。除了更低的裝配成本之外，表面貼裝器件還允許工程師將更多的技術(shù)融入更小的波形因數中。你可以想象一下，假如你使用傳統元器件來(lái)制造iPod，它看起來(lái)將更像一個(gè)大盒子。
正如集成電路改變了分立元器件技術(shù)一樣，表面貼裝技術(shù)也給電路板裝配帶來(lái)了革命性影響。iSuppli公司的Jelinek說(shuō)：“它為如今我們使用的所有手持設備的出現創(chuàng )造了機會(huì )，原因很簡(jiǎn)單，那就是它們都需要減小封裝尺寸?！?nbsp;
802.11無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )
幾年前，一提到“熱點(diǎn)”，人們更多地會(huì )想到令人激動(dòng)的餐館或者夜總會(huì )，而不是咖啡館或者賓館的房間。802.11無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)（LAN）技術(shù)的出現改變了這一切。In-Stat公司的Alan Nogee說(shuō)：“在802.11出現之前的很長(cháng)時(shí)間，無(wú)線(xiàn)LAN技術(shù)就已經(jīng)出現了。然而，802.11是第一個(gè)真正將行業(yè)聚集起來(lái)的標準，因此它開(kāi)創(chuàng )了一個(gè)新的市場(chǎng)?！?nbsp;
1999年批準的IEEE 802.11b標準允許數據在空氣中以理論上以太網(wǎng)的速度傳輸：最高達到11 Mbps（雖然由于不同形式的電氣和物理干擾，在真實(shí)世界中數據傳輸速度通常只有這一數字的一半）。2000年早期，思科系統公司和朗訊科技公司等主流網(wǎng)絡(luò )賣(mài)主以及一些較小的公司迅速撲向802.11b標準，導致設備價(jià)格的迅速下降和此項技術(shù)的迅速普及。數據傳輸速率達到54Mbps的新802.11標準——802.11g，進(jìn)一步增加了數據吞吐量和數據傳輸的可靠性。而數據傳輸速率達到108Mbps的802.11n標準有望于2006年通過(guò)最終批準。
802.11技術(shù)的未來(lái)發(fā)展幾乎是沒(méi)有止境的。雖然目前大多數802.11設備只是用于臺式電腦或者筆記本電腦，但是這項技術(shù)正迅速將應用擴展到IP電話(huà)、專(zhuān)用分組交換機、媒體播放器、電視和其他能夠利用文本、音頻或者視頻數據的產(chǎn)品?！芭c電、天然氣和電話(huà)一樣，無(wú)線(xiàn)LAN將是很有用的東西，” Nogee預言，“考慮到消費者將在他們的家里或者辦公室進(jìn)行無(wú)線(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)接入，制造商將開(kāi)發(fā)各種類(lèi)型的無(wú)線(xiàn)LAN產(chǎn)品。
評論