半导体技术向低耗能发展

　　作者：沈晓光

　　半导体开发的关键技术之一是“低耗能技术”。通过降低半导体的耗能，可以延长移动产品电池的寿命、缩小电池的体积、抑制开机状态下机器产生的热量。

　　半导体开发的关键技术之一是“低耗能技术”。通过降低半导体的耗能，可以延长移动产品电池的寿命、缩小电池的体积、抑制开机状态下机器产生的热量。这样有诸多好处，比如可以节省各种散热措施，实现产品的小型化，搭载更多的元器件。

　　目前，主要降耗技术、设计手段大体有10种以上。半导体的耗能分为两种，一种是为还原半导体原始功能所需要的“运行用电”；另一种是由于设计结构不合理等非主观因素导致的“漏电”，特别是在使用微细处理技术的情况下“漏电”量会增大，所以采取防漏电措施将会有效降低耗电量。

　　减少上述两种耗电现象的典型技术是“多电源技术”。不是通过一个电源驱动系统LSI(大规模集成电路)，而是通过分别为每个电路提供最基本的电源，避免电源过剩，以此减少驱动电源和漏电量。

　　另外已经开发出来的技术还有：根据机器运行的负荷情况改变机器运转频率的技术，以及为实现某些功能而通过数学方法减少必要的半导体个数的技术。

　　各半导体厂商纷纷加大构筑系统的力度，开发降耗技术和手段，引进更加自动化的优化技术和手段，为EDA(电子自动化设计)工具嵌入降耗技术。

　　汽车导航系统搭载图像处理功能SoC

　　目前，制作“行驶支援系统”正风行一时。这种产品对行驶信息进行处理后传达给驾驶员，为驾驶员的驾驶提供帮助。制作行驶支援型系统需要的技术包括图像识别技术和图像处理技术。以往有关行驶的信息多是通过人的眼睛获得的，所以需要开发可以替代甚至胜过人眼或大脑的图像识别、处理技术。

　　目前已经有一部分汽车导航系统具备了行驶支援型系统功能。这种产品通过在汽车尾部设置的4个摄像头为驾驶人员提供汽车后方的路况信息，为车主倒车提供帮助。

　　这种通过摄像头取得路况信息的形式还会进一步发展，拍摄到的路况数据将在汽车导航系统内部进一步演化、识别，将识别过的数据进行某些处理后提供给驾驶人员，为其驾驶提供帮助。

　　上述产品的关键技术是图像识别技术，只有对图像进行解析、识别，才能进入后道处理。为了识别图像，需要对图像数据进行详细解析。要为行驶中的汽车提供支援必须进行瞬间处理，所以系统必须具备极高的处理性能。

　　最近，支持图像识别处理的下一代汽车导航系统LSI产品纷纷上市。

　　已经有厂商开发出搭载了图像处理功能的 SoC(硅锗芯片 )“SH77650”、面向下一代汽车导航系统的车载信息终端和安全行驶支援外设，并将于2008年10月投入量产。

　　新产品内置了日立公司生产的图像识别处理IP。该IP是一种图像处理专用硬件，它可以根据摄像头拍摄到的图像数据，对行车环境进行识别，通过同步、即时地运行多个外部环境识别程序识别前方路况，探测和跟踪前方车辆。该产品还有一个图像识别数据库，该数据库储存了近200种函数，为开发图像识别程序提供方便。

　　该产品的 CPU核采用SuperH家族最高级别的SH-4A，最大运行频率为300MHz，光处理性能可达540MIPS，内置浮点运算器(FPU)，最大可进行300MHz的运算。

　　除了图像识别处理加速器外，产品中还内置了视频输入接口、显示功能、专用DMA定时器、串行接口、CAN接口等丰富的外设。

　　为了提供到目前为止最高性能的平台，NEC电子公司采用ARM多核技术开发了“导航引擎”，采用英国ARM公司生产的兼具低耗能、高性能的SMP(对称式多核处理器)。它搭载了 4个相当 ARM核的400MHz、480MIPS性能的核，最大处理能力可达1920MIPS。通过这种高处理性能可以同步运行路况图像识别、路线指引等多个功能。

　　该公司去年发布并量产了车载图像识别及处理器产品“IMAPCAR”。通过并行处理l28个运算单元实现了性能5倍于目前市场上正在流通的图像识别LSI的100GOPS(1GOPS为每秒运算10亿次)。它可以实时识别白线、前方车辆、行人等图像。所有图像识别功能都是通过软件实现的，所以功能的追加及修改很方便。