这篇文章是2022年电子设计预测问题
你将学习:
- PCI Express的影响，包括PCIe Gen 4和PCIe Gen 5的出现。
- HBM及其对光线追踪的支持。
- 为什么RISC-V和小型fpga将变得更加普遍。
- 开源软件的困境。
对我来说，有些文章似乎是自己写出来的。预测类文章不属于这一类，可能是因为我看到行业内发生的合并和依赖关系使系统设计更加复杂。我还记得以前开发商主要关心的是大小、重量和功率(SWaP)加上价格。现在，它还包括安全性、人工智能、可用性、通信、兼容性等细节。
我们面临的挑战是我们所涵盖的技术范围，从微控制器到云服务器。这一过程中的差异从未如此明显。在低端，将许多不同的组件集成到单个芯片中更为常见，而在云计算中分解正成为规范。在后者中，存储和通信从服务器盒中分离出来，通过高速网络连接到它们自己的集群中。
PCI Express (PCIe Express) 5的增长和新兴的PCIe 6标准支持CXL和CCIX标准它允许直接访问外围设备和存储。CXL在吸收Gen-Z后似乎有了动力。
今年，pciegen4仍将是主流平台，但pciegen5平台是前沿平台。挑战将是可用性，而不是技术。这对于高端应用来说更值得关注，因为许多嵌入式应用即使在PCIe Gen 3的4gtransfers /s/pin速率下也表现良好，而PCIe Gen 6的64-GT/s/pin速率下也表现良好。
我们在外部内存空间上看到了类似的支持，DDR4的风格仍然是技术的选择，即使DDR5在今年抬头了。价格和可用性将限制DDR5的采用，特别是在嵌入式领域。DDR6仍在绘图板上。
高带宽内存(HBM)也正在成为标准，它利用堆叠的内存模块提供更高的片上内存容量和更高的吞吐量。这是由于宽内存总线，无法通过DDR或GDDR内存等芯片外内存进行复制。HBM3是最新一代。HBM存储在gpu上启动，但在cpu和加速器上使用(图1)．
图形处理可以利用HBM，对光线跟踪的更多支持导致了对片上内存的更高需求，并提供了显著改进的图形表示。英伟达一直在推动光线跟踪——该公司已经将这种支持从其高端解决方案下调到中端，同时Imagination Technologies已经为移动应用程序提供了支持．
光线追踪是有用的，但不限于游戏应用程序和多媒体创作。例如，它将在虚拟现实(VR)应用中被证明是有效的。由于硬件的改进，VR和增强现实(AR)也正在成为主流。
元宇宙不仅仅是一种炒作，但它还需要一段时间才能被大众广泛使用。这不仅与硬件有关，也与软件有关。与此同时，AR/VR的工业应用将是赚钱的地方，特别是当与数字孪生支持相结合时，这在行业中正在显著增长(图2)．这种成功的原因与更低的成本关系不大，而是软件的改进，以及使用这种技术可以大大降低培训和支持成本的事实。
但是回到计算机和cpu
虽然在单核上的改进还在继续，但在x86和Arm平台上的回报仍然是多核解决方案。在SoC中混合不同性能的内核已经很普遍了，但将变得更加普遍。同样，安全处理器将更加普遍和容易使用，特别是在转移到部署时。在连接到云的时候，安全性终于从一种可能性变成了一种需求。
房间里正在成长的大象是RISC-V。是的，它只是一个指令集定义，但它本质上提供了一个构建硬件的架构，现在有很多资源。标准、独立芯片、RISC-V集成fpga等。像Imagination Technologies这样的公司已经将RISC-V加入到他们的产品组合中。这并不是说x86或Arm架构正在消失，而是说它们现在有了一个重要的分布式竞争对手。
另一个需要注意的项目是小型fpga。尽管它们已经存在了很长一段时间，但它们的重点似乎总是在高端、高性能的解决方案上。小型逻辑设备所能做的是提供硬件定制，与软件替代品相比，提供了功率和性价比优势。开发工具更容易使用，所以您所需要的只是一个逻辑图。鉴于受COVID-19疫情影响，芯片的可用性普遍有限(图3)在美国，使用一组更容易获得、可定制的fpga是有意义的。
开源软件的挑战
有大量的专有软件和库可用，但从操作系统到应用程序，使用开源软件的趋势一直在发展。微软的Windows系统在大多数个人电脑上都能运行。然而，Linux的版本，如Android，运行在大多数嵌入式系统上。
Linux是众多开源成功案例之一，但它也得到了行业的大力支持。但这并不是大多数开源项目的情况。当然，大多数开源项目的用户并不多。
另一方面，许多没有得到行业支持的开发者仍然在使用这些项目。当出现问题时，这给使用这些项目成果的开发人员带来了一些挑战。这些问题可能从糟糕的设计或打开安全漏洞的使用Apache Log4j或者OpenSSL的“心脏出血”等漏洞。
软件清单和组合软件已经是一些需要跟踪和验证他们使用开源软件的开发人员的关键工具。这些软件组合分析(SCA)工具的使用对于任何使用开源库和工具的开发人员来说都非常重要。这也将增加公司提供他们支持的开源软件的兴趣，从而减轻客户的这种苦差事。当最终产品必须经过认证时，事情就变得更具挑战性了。
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