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从首批NBIoT芯片看云上芯片生态如何发展

2016/10/18
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至少到现在,物联网还难以接棒智能手机,迎来属于它的信息技术发展标志性时代。“一方面大家对物联网市场期望非常高,另一方面实际物联网生态却支离破碎,不成气候。”杭州中天微系统市场副总裁徐滔表示,物联网概念及其广泛,各种新设备都被称为物联网产品,却极少像手机一样成为人们生活的必需品。以智能硬件为例,年出货量超过千万的产品寥寥无几,市场碎片化现象十分严重,不转变当前的思路,物联网发展将困难重重。

徐滔认为,只有去碎片化,解决了物联网的共性问题,物联网才能得到大发展,因此需要有一个统一的平台来引领物联网的发展,云上芯片(YoC,Yun on Chip,也称云芯片)就是这样一个促进物联网发展的平台。


阿里巴巴、中兴微电子与中天微系统签署 NBIoT 芯片合作开发计划

互联网人定义的芯片开发路线图
云上芯片是阿里提出的一个概念。阿里巴巴集团 OS 事业群总裁张春晖曾指出,万物互联不仅是物与物之间的连接,最终要把人、物、服务三张大网连接起来,以人为中心,让服务流动起来,从而创造更多的价值。YunOS 将把以云为中心的万物互联、面向数据和服务的操作系统基因注入到各行各业的芯片中形成“云上芯片”,建立从芯片到云的全链路安全能力,为开发者提供云端一体的物联网服务开发框架和平台。

作为云上芯片的生态圈里面的 IP 供应商,中天微系统提供了全球第一个支持安全的 YoC 架构的云端一体化物联网芯片基础设施平台 CK802 CPU 内核。

通过原生的硬件标准化能力来改变目前物联网市场碎片化现状,应是阿里提出云芯片概念的主要目标,阿里称云芯片将是物联网的基础设施。阿里云 OS 高级技术专家蔡艳明解释了阿里给云芯片定义的三大特性:第一,具备可信根,承载可信执行环境和可信服务管理;第二,部署了互联网设备身份认证(Internet Device ID,阿里将其简称为 ID2)内核,采用云端一体分布式框架;第三,支持跨协议的无线分布式网络。

阿里 YunOS 高级技术专家蔡艳明认为,跨过应用芯片时代与系统芯片时代以后,云芯片时代在设计开发流程上也须进行变革。传统芯片产品定义从 IP 架构出发,经 IC 设计到系统设计,最后实现产品,半导体厂商要扮演一个全知全能的角色,在产品定义时要考虑到应用的所有可能,没有哪家厂商能够真正做到全知全能,所以这种流程要么需要留出足够的冗余资源,要么就可能满足不了实际的需求。“在万物互联的时代,从另外一个角度来看芯片开发,我们提出了服务定义芯片的概念,产品定义流程倒过来。” 从服务需求倒推系统需求,从而最终决定芯片架构与参数,这就是阿里提出的云芯片时代开发流程。


阿里云 OS 高级技术专家蔡艳明

 

 

NBIoT 第一批芯片将于明年二季度就位
物联网发展所面临的困难之一是无线连接体验不佳。标准混乱、山头林立是原因之一,但笔者认为此前物联网领域电信运营商参与少则是更重要的原因,在数据变现方面最有经验的运营商未大规模介入之前,物联网的基础设施很难令人满意。“物联网应用要实现高 QoS(通信服务质量)并不简单,首先要有运营商定义的频段,才不会受到干扰,此外还需建设完整的全国性网络,做好整体网络运营和规划,通信质量才能有保证。”中兴微电子市场总监周晋说道。


今年 6 月锁定的 NBIoT(窄带物联网,Narrow Band IoT)标准备受瞩目,通过对现有 2G 网络进行改造,运营商就可以支持 NBIoT 标准,无疑对运营商吸引力颇大,据周晋介绍,目前国内四大运营商(移动、联通、电信加广电)都在布局 NBIoT。由于 NBIoT 频段与 2G 兼容,改造工作量很小,NBIoT 网络覆盖能力也强,“只需要有 1/4 的 2G 基站改造,就能实现广域覆盖,可以打电话的地方就会有 NBIoT 网络,由于该技术的低功耗特性,可以通过提供 NBIoT 中继网关来解决盲点覆盖的问题,物联网应用多是游牧式响应,并不需要连续覆盖,所以 NBIoT 商用部署会很快,2017 年实现城区不连续覆盖即可商用,2019 年将达到 4G 覆盖效果,2020 年可达到 2G 覆盖效果。”周晋对 NBIoT 部署日程非常乐观。

 


中兴微电子市场总监周晋

在 NBIoT 芯片开发上,中兴微电子走在世界前列。“协议一锁定,我们和中国移动基站的信令协议就打通了,打通之后迅速和阿里团队合作把 YunOS 放入系统,在 9 月份展示了原型芯片,10 月份基于 YunOS 物联网操作系统的验证板就出来了,中兴在明年第二季度将正式发布 NBIoT 芯片,预计是全球首批。”

发布会现场展示的 NBIoT 原型平台

周晋表示,NBIoT 终端将具备海量连接、深度覆盖、低功耗、低成本等特点。特别适用于无市电供电、固定或游牧式通信、简单非频繁上下游交互的场景,他估计在智能抄表领域会最先普及开。“无线表计会最先起来,中国是物联网发展的桥头堡,将来每年千万到亿颗出货量都不是梦。”

这款预计明年二季度发布的 NBIoT 芯片 Wisefone7100 就采用了中天微的 CK802 内核。


全球第一个云端一体化平台芯片平台
CK802 是一款轻量级控制型 32 位处理器内核,两级流水线,单位性能达到 0.93DMIPS/MHz,功耗与成本极低,中天提供的数据显示,CK802 内核能以 8 位 CPU 的成本实现 32 位 CPU 的能效。

徐滔指出,芯片“云化”有四个特点,首先是软硬结合,YoC 由处理器与操作系统相互优化、相辅相成而实现;其次是云端一体的架构,统一的架构让开发者调用云上资源与本地资源一样便利;再次,YoC 平台可利用云计算能力无限的特点,把高能耗计算放在云端,把低功耗计算放在本地;最后,物联网连接安全最重要,软硬件一体的安全架构极大增强了物联网的安全性,YoC 将 ID^2 固化在芯片中,不可篡改、不可预测、全球唯一,以此来解决可信感知的问题。


杭州中天微系统市场副总裁徐滔

 

“杭州中天与阿里云 OS 经过一年多的努力,打通了 CK 处理器与云 OS 的通道。CK 处理器与云 OS 组成基本的物联网架构,用户在此基础上开发出各种各样的智能硬件与物联网服务。” 徐滔告诉与非网记者,作为大陆唯一一家自主知识产权并大规模量产的处理器 IP 供应商,中天已经构建起系列 CPU 产品,累积出货 4.5 亿颗,CK801、CK802 和 CK803 是面向控制与感知的低功耗低成本处理器 IP,CK807 和 CK810 是面向高性能计算的处理器 IP。

徐滔强调,开发自主指令集的处理器内核,最重要的就是处理器的开发环境(工具链)与配套措施的建设,只有提供完整易用的开发环境才能带来长期用户。中天为用户提供编译工具、调试器、模拟器、仿真器,供客户在项目开发的不同阶段使用,并提供完整的开发组件、评估板即下载器。“我们为此投入了大量的人力物力,因为只有从指令集与架构开始做才能真正实现自主可控。”


NBIoT 标准仆一落地,众厂商早已厉兵秣马,就如中天微系统 CEO 戚肖宁博士所说,物联网将是创造历史非常重要的组成部分,这三家厂商在 NBIoT 领域的合作恰逢良机,真正的云上芯片概念能否一炮打响,就看明年二季度了。
 

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阿里巴巴集团经营多项业务,另外也从关联公司的业务和服务中取得经营商业生态系统上的支援。业务和关联公司的业务包括:淘宝网、天猫、聚划算、全球速卖通、阿里巴巴国际交易市场、1688、阿里妈妈、阿里云、蚂蚁金服、菜鸟网络等。

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