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

曾經(jīng)的關(guān)鍵力量離開(kāi)地球去尋找他的創(chuàng )造者，群龍無(wú)首混沌當道，越來(lái)越多的挑戰敵對力量來(lái)到地球，地球陷入毀滅危機……這是《變形金剛5》的劇情前奏，最終大黃蜂與英國爵士及牛津大學(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(lèi)現實(shí)科學(xué)的一些場(chǎng)景。從1965年提出延續至今的摩爾定律就像那個(gè)即將遭遇滅頂之災的地球，近年來(lái)被業(yè)界廣泛認為即將面臨終極挑戰，例如制程縮小的物理極限，功耗越來(lái)越高熱問(wèn)題，納米級芯片制造生產(chǎn)線(xiàn)的天價(jià)造價(jià)……一些權威人士指出，在摩爾定律的影響之下半導體創(chuàng )新已經(jīng)行將末路。這不禁讓人感慨，經(jīng)歷世紀之交的工程師們的創(chuàng )新未來(lái)，很可能會(huì )被物理法則限制。

就像《變形金剛5》一樣盡管面臨強大的挑戰最終三個(gè)關(guān)鍵力量聯(lián)手下拯救了地球。事實(shí)上，半導體工程界一直在通過(guò)各種技術(shù)創(chuàng )新來(lái)延續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公司總裁兼首席執行官Vincent Roche在2018國際固態(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)、物理系統與生態(tài)系統。 

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

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)就是擴大技術(shù)創(chuàng )新的范圍，對技術(shù)進(jìn)行分層并以半導體為基礎結合其他技術(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雜和完整的片上系統硬件架構。跳出單純依賴(lài)傳統技術(shù)驅動(dòng)因素來(lái)實(shí)現創(chuàng )新的固有模式，考慮更多的物理系統的可能和商業(yè)模式的需求， 在包括軟件、算法、應用以及內容等更多領(lǐng)域進(jìn)行投資。

ADI認為，整個(gè)半導體行業(yè)正通過(guò)采用“應用需求驅動(dòng)型”方法來(lái)補充和完善傳統的技術(shù)供應驅動(dòng)型方法，后者側重于從性能、尺寸、成本和功效比等主要方面來(lái)推動(dòng)改進(jìn)，而前者則是從需要解決的問(wèn)題入手逆向操作，更高效且更有效地將創(chuàng )新與應用對應起來(lái)，而這也是ADI一直堅持的創(chuàng )新理念。

這款沒(méi)有半導體材料的芯片級pH傳感器在工業(yè)、醫療、制藥等領(lǐng)域開(kāi)創(chuàng )新的應用

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)驗室儀器儀表的性能以合理的成本引入小型設備中，但它根本就沒(méi)有任何半導體的內容，而是采用了例如電鍍和晶片鍵合（wafer bonding）等工藝，實(shí)現了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。當然，ADI并沒(méi)有避免在“超越摩爾定律”戰略中使用硅芯片，他們仍努力將這些傳感器與ASIC結合進(jìn)行組合開(kāi)發(fā)，開(kāi)啟了無(wú)數種可能性和優(yōu)勢，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)現片上變壓器集成，突破性地解決了傳統光耦合的局限性；通過(guò)獨特設計的靜電驅動(dòng)的鍍金微加工懸臂梁開(kāi)關(guān)結構實(shí)現MEMS開(kāi)關(guān)技術(shù)，在一個(gè)非常小的表貼器件中實(shí)現了0 Hz至數百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(guò)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(guò)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。

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

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

當今的科技已經(jīng)對物理、化學(xué)和生物現象的見(jiàn)解都達到了新的水平，這種見(jiàn)解能夠激發(fā)我們對產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的靈感，幫助確定開(kāi)發(fā)方向。因此，ADI認為超越摩爾定律還需要從物理系統層面創(chuàng )新，將側重點(diǎn)從內部轉移到我們周?chē)氖澜?。這也就是為什么ADI除了資助優(yōu)秀的模擬、數字和軟件工程師外，還資助化學(xué)家、密碼學(xué)家、生物醫學(xué)系統工程師，甚至內科醫生的原因。

醫療設備實(shí)現中心聯(lián)合ADI和麻省理工學(xué)院，共同推動(dòng)醫療技術(shù)的突破

借由這些投資，AD的專(zhuān)家團隊努力去充分了解要那些需要利用特定技術(shù)和能力來(lái)解決的應用。事實(shí)上，諸如物聯(lián)網(wǎng)和人工智能的出現正在降低傳統創(chuàng )新方法的重要性和對創(chuàng )新的限制。物聯(lián)網(wǎng)的出現，加上芯片大小的傳感器和計算元件的驟增，正在智能化地連接現實(shí)和數字世界，讓香農-哈特利定律（關(guān)于信道容量的定律）對于信息傳輸的限制變得比摩爾定律更加重要。

當今用于創(chuàng )新的方法正在不斷演進(jìn)，我們已經(jīng)進(jìn)入云分析和大數據的世界，人工智能也在朝神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )和大規模并行處理發(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用創(chuàng )新思維和方法。例如，ADI近年來(lái)基于在檢測、測量、轉換方面的專(zhuān)業(yè)技術(shù)以及對物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統的深入研究，幫助新英格蘭番茄種植農場(chǎng)主構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)種植周期內做出更好的決策，最終改善番茄的品質(zhì)提高經(jīng)濟效益和環(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)計量基礎設施已經(jīng)采用了物聯(lián)網(wǎng)，而采用ADI完整的邊緣到云端、非侵入式監測解決方案幫助他們解決了傳統電表的準確度問(wèn)題。

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

圣人孔夫子在兩千年前就發(fā)出“三人行必有我師”的深刻見(jiàn)解?？萍甲叩浇裉煲呀?jīng)面臨越來(lái)越高的創(chuàng )新門(mén)檻，甚至超越了單個(gè)企業(yè)所能企及的范圍。因此，ADI認為產(chǎn)業(yè)鏈參與者應該走出自身的局限，并真正通過(guò)生態(tài)系統進(jìn)行合作創(chuàng )新。

ADI近年來(lái)在產(chǎn)業(yè)生態(tài)合作上不遺余力，與大型機構共同搭建技術(shù)平臺，與專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)商聯(lián)合推進(jìn)應用技術(shù)的合作開(kāi)發(fā)。例如，ADI宣布與全球最大的電信運營(yíng)商之一中國移動(dòng)通信集團公司旗下全資子公司中移物聯(lián)網(wǎng)建立戰略合作關(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)駕駛感知與導航領(lǐng)域達成合作攜手推進(jìn)Apollo計劃。

ADI與百度在自動(dòng)駕駛 Apollo計劃的自動(dòng)駕駛感知與導航應用中開(kāi)展廣泛合作

對于產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統合作，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，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則。除了上面的戰略合作，還包括與業(yè)界應用廠(chǎng)商建立各種聯(lián)合實(shí)驗室進(jìn)行技術(shù)應用創(chuàng )新生態(tài)合作，以及協(xié)調內外資源打造的垂直生態(tài)系統，在通信界擁躉眾多的RadioVerse即是該公司近年來(lái)集中資源打造的射頻技術(shù)生態(tài)系統。

ADI最初設法解決軟件定義無(wú)線(xiàn)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(hù)的無(wú)線(xiàn)電設計的復雜程度，該產(chǎn)品被部署到數以千計的應用之中，從攝像機無(wú)人機視頻傳輸和控制到蜂窩基站。在意識到收發(fā)器的更多應用潛力之后，ADI開(kāi)始嘗試構建一個(gè)生態(tài)系統——RadioVerse，包含MathWorks和多種第三方硬件和軟件包，以便在開(kāi)始設計軟件定義無(wú)線(xiàn)電之初，幫助縮小系統架構師、RF設計師和系統軟件開(kāi)發(fā)人員之間的鴻溝，幫助客戶(hù)實(shí)現更精巧、更高效的設計，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論由來(lái)已久，盲目地沿著(zhù)這條道路會(huì )在一定程度上禁錮我們的創(chuàng )新能力，現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(lèi)天生具備的探索欲望和冒險精神提供了強大的支援；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(lái)世界前進(jìn)的速度和方式；真實(shí)世界和數字世界逐漸交互和滲透，數字化變得越來(lái)越普遍；經(jīng)濟和技術(shù)之間不斷協(xié)調平衡發(fā)展，新技術(shù)會(huì )不斷反復塑造經(jīng)濟形態(tài)，經(jīng)濟形態(tài)反過(guò)來(lái)又會(huì )促進(jìn)新技術(shù)發(fā)展，如此循環(huán)往復。在這些因素的共同作用下，創(chuàng )新的復雜程度將呈指數級增長(cháng)，而周期會(huì )不斷加快。

ADI用自己的創(chuàng )新實(shí)踐驗證了超越摩爾定律行之有效的組合創(chuàng )新思維，在技術(shù)和物理系統以及生態(tài)系統上實(shí)現半導體技術(shù)及應用的加速創(chuàng )新。摩爾定律的“長(cháng)途列車(chē)”經(jīng)過(guò)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，踏上組合創(chuàng )新的新旅程。