电子产品的发展给我们的生活带来了巨大的变化,解决了我们生活中的许多麻烦,但也带来了很多便利。但与此同时,电子产品的普及也带来了一些新的麻烦,如电力焦虑。
如今,当我们外出使用手机或其他电子产品时,我们经常担心两件事:一是外出前充电缓慢,外出后充电困难,二是功率不足。这也导致了电焦虑。一般来说,我们使用的方法是带充电器出去解决这种焦虑,但充电器作为一种应急充电设备,除了有限(如充电速度)外,其体积和重量也与方便相反。这就是为什么解决电池巡航问题是帮助电子产品突破发展的关键。
过去,许多研究都专注于提高电池容量。正因为如此,越来越多的大型电池设备被引入,闪存充电方案也越来越夸张。然而,当实际使用时,我们会发现单次使用时间的变化并不明显。相反,电池老化导致的电池寿命下降特别容易感知。这实际上是由于硬件能耗的增加。
事实上,除了缺乏电池寿命外,电子设备中硬件能耗的增加也是电力焦虑的原因,这在芯片中尤为明显。普通硅基芯片在计算性能和能耗方面遇到了摩尔定律的“天花板”。巨大能耗带来的加热也会间接影响芯片的实际性能。最终的结果是,电池对设备的改进并不明显。
不仅如此,随着越来越多的制造商开始尝试在手机中引入人工智能,生成人工智能硬件的巨大能耗本身也将成为智能手机的一个新问题。为了解决这个问题,目前的解决方案是在芯片的材料和结构设计上做文章。也就是说,从增加硬件能耗开始,通过降低能耗来确保电池寿命。
此前,德国初创公司塞姆龙提出了一种新的芯片技术。该技术不是使用晶体管来实现芯片的供电,而是使用新的神经网络控制设备-记忆容器来为其3D芯片供电。简单地说,从电流方案到电场方案。由传统半导体材料制成的记忆容器可以储存能量并控制电场。与电容器相比,这种模式不仅可以提高能效,还可以减少热量的产生,从而保证使用的稳定性。
这样做有两个明显的优势,一是提高基本能耗,二是计算能力的变化。由于芯片的工作逻辑在一定程度上发生了变化,计算能力也发生了显著变化。根据实验数据,新芯片的计算能力可以达到现有技术的35倍以上(超过3500TOPS/W),这也使得电子设备有望获得更先进的人工智能功能,并显示出更丰富的应用场景。