物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備面臨高能耗困境
2018-01-24 14:31:28
物聯(lián)網(wǎng)(IoT)通過廣泛的應(yīng)用，如智能家庭、智能樓宇、智能工廠以及智慧城市，將所有的設(shè)備和人們之間彼此互聯(lián)互通，因而具備了驅(qū)動(dòng)價(jià)值數(shù)萬億美金應(yīng)用的巨大潛力。摩爾定律在開創(chuàng)更快速、更小巧、更低廉的設(shè)備方面仍然發(fā)揮著作用。其它先進(jìn)技術(shù)，例如可以將各種微小的傳感器和基于云端應(yīng)用互聯(lián)的低功耗、低成本的通信系統(tǒng)，開創(chuàng)了從信息共享方式中收獲頗豐的新型商業(yè)模式。然而，這也面臨著許多困難。
更多的互聯(lián)設(shè)備在每一秒中都創(chuàng)建了更多的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)，被處理，被上傳，被共享。包括了溫度、方向、壓力、速度、步伐、重量、心跳、亮度等等大量的傳感器，將會(huì)產(chǎn)生大量的信息。這些信息等待著被傳送，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的能耗預(yù)算極其有限，而不間斷的無線數(shù)據(jù)傳輸是一種高能耗的操作，它要消耗遠(yuǎn)大于依靠電池供電應(yīng)用系統(tǒng)所允許的能量。
下一代物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將會(huì)是低成本、高集成度的系統(tǒng)。這會(huì)需要具備更多功能的專用SoC。這其中絕大多數(shù)將會(huì)在單一電池供電甚或是從環(huán)境中供電的條件下，運(yùn)行5到10年。這在諸如大面積部署于城市間的智能傳感器應(yīng)用場景下的遠(yuǎn)程應(yīng)用中特別重要。常規(guī)的電池充電幾乎沒有，從成本上來說也太昂貴了。
為了滿足能耗預(yù)算，必須采取一些節(jié)能策略。很多設(shè)備被設(shè)計(jì)成在大部分時(shí)間里是處于待機(jī)狀態(tài)或其它節(jié)能狀態(tài)。它們只在執(zhí)行某些必要功能時(shí)被激活。設(shè)計(jì)者不僅會(huì)尋求盡可能少量地發(fā)送數(shù)據(jù)，而且會(huì)盡量降低發(fā)送數(shù)據(jù)的頻次和持續(xù)時(shí)間來節(jié)省能耗。這些能耗預(yù)算的嚴(yán)格限制，需要系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器能夠比今天的存儲(chǔ)器所能實(shí)現(xiàn)的功耗更低、集成度更高。而今天的存儲(chǔ)器技術(shù)功耗太高、速度太慢、不夠可靠也不易于制造。
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