1、http:/ 集成电路技术面临芯片集成电路技术面临芯片发热和代工线高成本等发热和代工线高成本等挑战，期待后摩尔时代挑战，期待后摩尔时代的颠覆性技术！的颠覆性技术！30年来年来:CPU速度提高速度提高100万倍，万倍，内存价格下降内存价格下降45000倍，倍，硬盘价格下降硬盘价格下降360万倍万倍 如果汽车的价格能与硬如果汽车的价格能与硬盘同等速率下降，今天盘同等速率下降，今天一部新车仅需一部新车仅需0.01美元美元 摩尔定律：摩尔定律：IC每每1824个月密度个月密度/速度加倍速度加倍 在在2017年年CPU上晶体管数为上晶体管数为160亿个，亿个，晶体管的尺寸比一个流感病毒还要小晶体管的尺寸
2、比一个流感病毒还要小 5G5G的商用终端芯片需要的商用终端芯片需要7nm7nm或或5nm5nm的工艺，的工艺，20202020年有望实现年有望实现5nm5nm工工艺商用化。艺商用化。华为最近发布的移动手机用麒麟华为最近发布的移动手机用麒麟970970芯片，内置芯片，内置8 8核核CPU,CPU,采用采用10nm10nm工艺，集成了工艺，集成了5555亿个晶体管亿个晶体管/cm/cm 软件定义一切软件定义一切 5 1972年阿波罗登月飞行年阿波罗登月飞行器软件仅有器软件仅有4K的代码的代码 空客飞机软件空客飞机软件 10亿行代码亿行代码 高铁的列控软件高铁的列控软件 有数百万行代码有数百万行代码
3、 雪佛兰、奔驰新车软件雪佛兰、奔驰新车软件 规模规模1000万行到万行到1亿行亿行 PC 5000 万行代码万行代码 智能手机智能手机OS 上百万行代码上百万行代码 波音公司设计与制作飞机需使用多种软件，其中波音公司设计与制作飞机需使用多种软件，其中1/8可外购，其余自己开发，波音也是软件公司！可外购，其余自己开发，波音也是软件公司！软件从互联网环境发展到普适计算环境，用户数量和复杂度剧增。软件的应用无所不至，现在到了软件定义一切！中国中国2017年软件和信息技术服务业收入年软件和信息技术服务业收入5.5万亿元，同比增长万亿元，同比增长12.2%，其中软件（含嵌，其中软件（含嵌入式系统软件）为
4、入式系统软件）为2.57万亿元。万亿元。2020年规划达到年规划达到8.8万亿元。西门子有超过西门子有超过1.7万万名名软件人员开发软件人员开发工业平台软件，声称工业平台软件，声称是欧洲第是欧洲第2大软件公司大软件公司！工控工控 软件软件 计算无所不在计算无所不在 6 电子数字计算机发明于电子数字计算机发明于 1946年，占地年，占地170m 美美NASA 1975年年500万万 美元的超算机美元的超算机Cray-1 美国美国1985年的年的 超算机超算机Cray-2 1997年年1GB闪存卡闪存卡$7,992 性能不及现在的计算器性能不及现在的计算器 现在现在10美分美分 性能不及性能不及i
5、Pad2 性能不如性能不如iPhone4 计算机成本十年下降近一万倍！存储器近计算机成本十年下降近一万倍！存储器近2 2万倍！万倍！PC PC 计算能力提高计算能力提高2020年千倍！超算机十年千倍！年千倍！有有260个核，个核，4.1万个芯片万个芯片 全部自主开发全部自主开发 中国中国2016年研制出神威超级年研制出神威超级计算机，计算机，12.54亿亿次亿亿次/秒秒 2018年年6月美国将投入使用比神威性能提升月美国将投入使用比神威性能提升60%的超算。的超算。2021年计算能力年计算能力达到达到E级（级（）即天河二号百倍的超算也将投入使用，在）即天河二号百倍的超算也将投入使用，在40MW
6、功率约束功率约束下，能效超出现有系统百倍。下，能效超出现有系统百倍。2018年年5月中国宣布月中国宣布2020年百亿亿次超级计算机交付。年百亿亿次超级计算机交付。1810服务集约成云服务集约成云 7 云计算、大数据。工业云计算、大数据。工业APP等服务等服务 工业数据集成平台工业数据集成平台 供应链管理供应链管理 SCM 企业资源计划企业资源计划 ERP 生命周期管理生命周期管理 PLM 物流仓储管理物流仓储管理 WMS 产品研发仿真产品研发仿真 生产过程仿真生产过程仿真 制造执行系统制造执行系统 MES 排产、管理、物料、生产、质量、设备排产、管理、物料、生产、质量、设备 监控系统监控系统
7、SCADA 分布式控制系统分布式控制系统 DCS 其他现场其他现场 控制系统控制系统 控制器控制器 传感器传感器 执行器执行器 新型智能设备新型智能设备 传感器传感器/执行器执行器 传统生产设备传统生产设备 仪器仪表仪器仪表 其他设备其他设备 外部外部数据数据服务服务 企业企业 管理层管理层 运营运营 管理层管理层 现场现场 控制层控制层 CPSCPS（信息物理系统）模型（信息物理系统）模型 DaaS（数据即服务）数据即服务）Data Mining Data Service Data Collect Data Opening SaaS（软件即服务）（软件即服务）Collaboration Fi
8、nancials CRM/ERP/HR Industry Applications PaaS（平台即服务）（平台即服务）Middleware Database Web 2.0 Application Runtime Java Runtime Development Tooling IaaS（基础设施即服务）（基础设施即服务）Servers Networking Storage Data Center Fabric Shared virtualized,dynamic provisioning 云计算 KaaS（知识即服务）（知识即服务）光纤永无止境光纤永无止境 8 PDM QPSK MDM/M
9、CM TDM 时分复用时分复用 波分复用波分复用 正交频分复用正交频分复用 偏振复用偏振复用 空分空分/模分复用模分复用 频谱 效率 bps/Hz 波长 1 2 3 4 N 5 6 7 X-偏振 Y-偏振 100 GHz（电子速率瓶颈）非线性瓶颈 5 bps/Hz 10 THz（放大器增益瓶颈）偏振复用 波长数波长数 单单波波长长 比比特特率率 freq Df 增加载频数增加载频数 增加每符号的比特数增加每符号的比特数 增加符号率增加符号率 偏振复用偏振复用 单纤容量单纤容量20年万倍；年万倍；目前最高记录：单波长目前最高记录：单波长400G，单纤，单纤100T 超强超强FEC DSP色散补偿
10、色散补偿 QAM 载波载波 缩窄波长间隔缩窄波长间隔 少模光纤（纤芯直径10-20m,支持模式数250）中国每年生产了全球一半的光纤光缆，中国市场也消耗了全球一半的光纤光缆，光纤价格十年下降中国每年生产了全球一半的光纤光缆，中国市场也消耗了全球一半的光纤光缆，光纤价格十年下降5050倍！倍！互联超越初衷互联超越初衷 90 年代年代 公众互联网公众互联网 WEB IPv4 WWW浏览平台浏览平台 拨号接入拨号接入 商业网商业网 有线、无线有线、无线 数据、话音数据、话音 电信业务电信业务 70年代年代 ARPARNET TCP/IP NCP 联系平台联系平台 拨号接入拨号接入 研究网研究网 有线
11、有线 数据数据（Email,FTP）网络业务网络业务 00 年代年代 全球互联网全球互联网 P2P/Web2.0 IPv6 宽带宽带 WWW交互平台交互平台 数据、话音、视频数据、话音、视频 媒体业务媒体业务 商业网商业网 永远在线永远在线 10 年代年代 下一代互联网下一代互联网 泛在网泛在网 IPv6 Cyber-Physical System 永远在线永远在线 物联业务物联业务 数据、话音、数据、话音、视频、视频、M2M 移动、宽带移动、宽带 WWW工作平台工作平台 连连接接终终端端 连连接接人人 连连接接服服务务 连连接接物物件件 9 1990 2000 2010 2030 2020
12、Web2.0 Web3.0 Web4.0 Web1.0 信息分发技术信息分发技术 信息交互技术信息交互技术 语义技术语义技术 智能应用技术智能应用技术 连接信息连接信息 连接人连接人 连接知识连接知识 连接智能连接智能 2017年年12月底，中国互联网网民达到月底，中国互联网网民达到7.72亿，普及率为亿，普及率为55.8%，手机网民占网民数，手机网民占网民数97.5%。宽带化、移动化、泛在化、智能化、安全性、可用性、可信性宽带化、移动化、泛在化、智能化、安全性、可用性、可信性 网络包容万物网络包容万物 20162016年年6 6月通过了月通过了NBNB-IOTIOT（窄带物联网）国际标准，其
13、特点：（窄带物联网）国际标准，其特点：广覆盖广覆盖。在同样的频段下比现有的网络增益在同样的频段下比现有的网络增益20dB，覆盖面积扩大，覆盖面积扩大100倍倍 大大连接连接。一个扇区能支持一个扇区能支持10万个连接，比现万个连接，比现网高网高50100倍倍；低功耗低功耗。终端模块终端模块功耗为功耗为2G的的1/10，待机时间可长达待机时间可长达10年；年；低成本低成本。单个接连模块单个接连模块目标目标1美元美元。NBNB-IOTIOT工作在电信频段，射频带宽相当工作在电信频段，射频带宽相当GSMGSM的一个载波，的一个载波，可部署于可部署于现网。支持现网。支持20kbps（3.75kHz）20
14、kbps（3.75kHz）和和250kbps（15kHz）250kbps（15kHz）。NBNB-IoTIoT提供了广域低功耗物联网能力，避免了物联网的碎片化，提供了广域低功耗物联网能力，避免了物联网的碎片化，可应用于可应用于智慧城市、智慧工厂、物流管理、智慧城市、智慧工厂、物流管理、环境环境监测监测等领域等领域。ITUITU估计估计20252025年物联网全球市场将达到年物联网全球市场将达到64006400亿美元。亿美元。10 10 kHz 10 kHz 上行3.75kHz/15kHz，下行15kHz 保护 间隔 保护 间隔 180kHz（48个/12个子载波）200kHz 子载波间隔 低速率100kbps 低功耗广域物联网应用 传感器、电水气表、物品跟踪、物流、泊车、智慧农业 中速率 10Mbps 视频 监控 60%30%10%市场占比 光纤、3G/4G WiFi 2G/3G/4G WiFi/蓝牙 MTC/eMTC NB-IOT 非授权 频谱技术 SigFox/LoRa/ZigBee 可用的接入技术 2016年美国发布了年美国发布了2016-2045年新年新兴科技趋势报告兴科技趋
