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原文刊登于绿学院,INSIDE 经授权转载。本文作者李旭弘,一个理工门外汉,却一路走在电动车浪潮的风口浪尖上。大跨度历练消费电子、工业电脑、电动车、储能等产业,见证台湾车企自主品牌的由盛转衰,最后投入电动车固态电池的市场开拓,冷静剖析市场趋势,热情推动市场发展,现担任辉能科技战情室经理及绿学院绿色带路人。 上一篇,我们谈到电池赛局四局下半即将登场的固态电池,它将有机会解决动力电池产业的两大根本痛点,即安全问题和能量密度。我们今天继续讨论固态电池在哪些应用情境有获胜的机会。固态电池有两大潜在的应用情境层出不穷的电动车火烧车事件,以及大家对储能系统电池的担心,都直指两个最重要待解决问题的应用情境,也就是电动车及储能系统。・应用情境一:电动车对电动车而言,最重要也最昂贵的零件就是电池,其占总成本四成至六成不等,可以说,谁掌握了电池科技,谁就掌握了下一代的电动车科技。因此,大家都想要找到液态锂电池的替代方案,在这机遇之下固态电池这颗新星诞生了,于是电动车成为固态电池潜在的应用情境。这么好的机遇,为什么会掉到固态电池身上?主要原因有三: 不可燃、无腐蚀、不挥发、不漏液、耐高温的固态电解质取代电解液、电解质盐与隔膜,彻底解决电池自燃造成的火烧车问题能量密度有很大机会突破 500Wh/kg,此能量密度可将电动车续航力拉高至 800 公里到 1,000 公里,比锂三元电池还高固态电池可大幅为电动车驱动系统减重,由于固态电池电芯内不含液体,可大幅降低自燃的风险,故可先串联再封装,减少现有液态锂电池外部串联导致冗余的机构设计;同时因其完全不可燃的特性,BMS 温控组件将可大幅度减少,进而提高续航力・应用情境二:储能系统相对于电动车来说,储能系统有很多不同的电池选项,但锂电池储能系统能快速反应的优势,对于参与电力系统仍为必要,在储能市场的发展佔据一定的重要性。虽然现阶段固态电池应用到储能系统仍为时尚早,但储能市场早已开始关注固态电池技术的发展,为什么固态电池有机会?主要原因有三:不可燃、无腐蚀、不挥发、不漏液、耐高温的固态电解质取代电解液、电解质盐与隔膜,解决储能系统因电池引起的火灾问题大部份的储能系统不像电动车需要快充,固态电池在这里发挥更加得心应手若能大规模量产,因为固态电池电芯内不含液体,可大幅降低自燃的风险,故可先串联再封装,减少现有液态锂电池外部串联导致冗余的机构设计;同时因其完全不可燃的特性,BMS 温控组件将可大幅度减少,进而降低壳体设计成本,在这两种因素之下,达到简化生产流程,提高成本竞争优势固态电池尚未量产,锂电池仍将称霸储能系统一段时间,毕竟磷酸铁锂电池成本低、相对来说安全性高,且电池循环寿命基本 3,000 次以上,可以用个八至十年,已可满足现有储能市场的需求。这两个应用情境商机这么大,已经足够让投资人想摘这颗闪亮的固态电池星星了!下一篇,我们继续来讨论这条赛道已经有哪些公司抢得站位,以及未来趋势预测。 责任编辑:Mia核稿编辑:汤皓茹加入 INSIDE 会员,独享 INSIDE 最精采每日趋势电子报,未来还有会员专属内容。 点击立刻成为会员!延伸阅读:Gogoro 携本土电池厂辉能,发表新一代固态电池「原型机」电动车热卖,锂矿不够怎么办?各国积极评估电池锂关键材料自主化【】Nissan:2028 推出固态电池电动车!Arm 全面运算解决方案在 2021 年首次发布,提供了一套 IP 设计与最佳化无缝协同工作的完整组合。借助该平台解决方案,系统单晶片(SoC)的设计商能够轻鬆应对其运算子系统构建和配置过程中的诸多挑战,包括开发用于汇流排互联、系统级快取(SLC)和记忆体管理单元 (MMU)的第三方厂商系统 IP,以及将所有元件整合到 CPU 和 GPU 丛集等各个环节中遇到的问题。Arm 全面运算解决方案大幅降低了 SoC 设计的複杂性,从而减少了工程成本和资源消耗,并缩短了产品上市时间,协助装置製造商可以更专注于实现其真正的商业价值,推出差异化的硬体和软体。与前几代产品一样,全新的 Arm 全面运算解决方案(TCS23)可以帮助解决这些核心工程设计中的挑战,并顺应更广泛的行动运算趋势,包括对更複杂的用户体验、新软体功能的需求以及对更高性能和效率的持续突破。这些挑战尤其与高阶行动市场高度相关,因为晶片设计商构建的 SoC 正变得越来越複杂。凭藉基于全新 Armv9.2 架构基础的 TCS23,我们可以为合作伙伴提供突破能效和性能边界所需的最新技术,助其打造更为出众的行动 SoC。合作伙伴还可以採用 TCS23 进行不同配置,从而自行创建多样化与可扩展的运算解决方案,从而让 TCS23 的强大功能惠及广泛的消费者市场区隔。 深入了解 TCS23TCS23 整合了一系列新推出的 Arm IP 产品,包括 CPU、GPU 和其他系统 IP,目的是为了下一代行动装置提供广泛的运算功能和应用场景。其中包括:性能和能效尤为出众的 Arm GPU 均基于全新第五代 GPU 架构,包括Immortalis-G720、Mali-G720 和 Mali-G620。Armv9.2 运算丛集包含全新 Cortex-X4、Cortex-A720 和 Cortex-A520 CPU,以及DynamIQ Shared Unit ,DSU-120。这些元件协同作用实现了双位数的性能、效率和功耗提升。所有新的 IP 均实现了系统级优化,共同提高了整个 TCS23 平台的可扩展性和效率表现。Photo Credit:Arm除了新的 IP 之外,TCS23 还提供了一系列专为全新一代安卓作业系统量身定制的开发工具、设计与优化,同时也提供了用于加速SoC设计的物理实现支援。同时我们还持续开发 Arm NN 和 Arm Compute Library 等软体库,助力开发者在 Armv9 架构上优化其机器学习(ML)工作负载的执行效率。自今年年初以来,Arm NN 和 Arm Compute Library 已在安卓平台上的 Google Apps 被使用,活跃用户已达到一亿。此外我们也努力在Android Kernel中无缝启用我们的 IP 和全新功能。 Photo Credit:ArmTCS23 为开发者提供了各式各样的免费工具和资源,以供其在基于 Arm 架构的行动装置上优化应用。Arm 全球的行动开发者数量近 900 万,Arm 为编写更简单、更安全、更快速的软体提供了其所需的灵活性和通用性,为此我们感到无比自豪。在游戏领域,我们与主流游戏引擎企业建立了深入的合作伙伴关係,以确保我们的图形工具提供高度可扩展的游戏优化效果,同时我们的各种详细资源协助开发者创作专属的游戏内容。最后,经过优化的物理 IP 在全新一代先进制程节点上对 Arm IP 达成了领先的物理实现。Photo Credit:ArmTSC23 – 高阶、性能 和 效率TCS23 大致上提供三种不同配置,分别为高阶、性能和效率,适用于不同设备、应用场景和运算要求。高阶Premium TCS23 提供终极性能和运算密集型体验,可满足高阶和旗舰智慧手机及笔记型电脑的常见需求。此配置推动了整个系统的性能和效率提升,可呈现更具冲击力的视觉效果,例如流畅的沉浸式 AAA 级行动游戏体验、图像和影片增强等先进 AI 应用场景以及装置多工处理。Premium TCS23 实现了高性能和高能效的巧妙平衡,可支援运行数天的体验。 性能Performance TCS23 专为满足多个消费电子装置市场区隔的一系列运算要求而设计,包括高阶数位电视和机上盒,以及中阶智慧手机。该配置侧重于提供具有超高可扩展性的高级图形和运算性能,实现出色的使用者体验。强大的图形和运算性能是这些装置上多工处理的关键核心,帮助实现超级流畅的用户体验,尤其是在启动和切换应用的场景中。举例来说,数位电视可以具备多视图功能,例如同时在萤幕上显示影像通话、影片串流和 AI 应用等多个任务。增加的性能还可实现先进机器学习功能,以提升相机和影片应用场景的相关使用者体验。效率Efficiency TCS23 包含可扩展性超高的解决方案,兼具超低功耗、超低成本和高面积利用率等优势。该装置主要适用于更侧重上述能效因素的装置,例如入门级数位电视和机上盒 (STB) 以及可穿戴装置,如智慧手錶等。我们的 IP 以及整体系统的强劲能效可帮助合作伙伴设计出优异的电池续航时间的下一代产品。除此之外,TCS23 为注重成本的市场準备了多款配置选择,例如由全新 Cortex-A520 提供支援的可扩展 CPU 小核丛集,以及可扩展的 Mali GPU。性能和效率的基準测试对于每一代 Arm 全面运算解决方案,我们都会在 FPGA 平台上构建一个完整的运算子系统。此举目的在提供超越单个独立 IP 产品的性能表现,并在运行複杂的运算工作负载和完整作业系统(如 Android 13)时,对完整的解决方案进行性能分析。TCS23 参考平台是一个优质的解决方案,其中包含 Cortex-X4、Cortex-A720 和 Cortex-A520 CPU 小核,以及搭载 8MB 三级快取的全新 DSU-120。该 CPU 丛集与 Arm 第二代 Immortalis-G720 GPU 协同作用,由 CoreLink CI-700 实现互连并提供 SLC,适用于所有 IP。请注意,这只是用于基準测试的配置示例,合作伙伴可根据其需求自行选择其他 TCS23 配置。该参考平台各方面的确表现出色,如下图所示。Photo Credit:Arm频宽用量减少TCS23 经过优化,可改善实际工作负载的回应时间并减少频宽用量。与上一代 TCS22 相比,该平台每帧流量所佔用的 DRAM 频宽平均减少了 30%¹。对于某些内容,特别是游戏,这一结果甚至更为出色。例如,分析热门 AAA 级游戏《堡垒之夜》的场景发现,系统级 DRAM 频宽降低了 44%。频宽越小,系统功耗越低,促使 GPU 和 DRAM 平均功率消耗减小了 20%²。DRAM 频宽的降低主要得益于全新 Immortalis-G720 GPU,作为全新第五代 GPU 架构的一部分,该 GPU 引入了「延迟顶点着色(DVS)」的新功能,并从多个方面提升了效率并优化了 SLC 分配策略。Photo Credit:Arm提升峰值性能我们在 TCS23 平台上执行了多个运算和图形性能基準测试。对于一般的运算,与 1+3+4 TCS22 CPU 配置相比,迁移到 1+5+2 TCS23 CPU 配置后的峰值性能提升了 27%³。当我们聚焦网页流览体验时会发现,TCS23 硬体与上一代 TCS22 具有相同的丛集配置的条件下⁴,但性能却提升了 33%,将 TCS23 硬体与经优化的软体相结合时性能提升了 64%⁵。同时,Manhattan 3.0 图形基準测试的性能提升高达 21%⁶。Photo Credit:Arm异质机器学习运算我们对 TCS23 中的软体和硬体都进行了优化,以加快机器学习工作负载运行速度。将全新 CPU 与 TCS23 平台中经提升的硬体和软体相结合后,Cortex-X4 的机器学习性能平均提升了 12%,Cortex-A720 提升了 9%,Cortex-A520 提升了 13%⁷。在 GPU 方面,我们在去年的硬体提升基础上,进一步从软体方面优化 Arm NN 和 Arm Compute Library,从而将超解析度 FSRCNN 网路的机器学习性能提升了四倍⁸。Photo Credit:Arm安全性,从源头做起Arm 将继续致力于通过 TCS23 引入全新先进技术来发展平台安全性,提高安全保障。TCS23 专为支持安卓虚拟化框架(AVF)而设计,该框架目前已作为一项关键安全特性被 Android 13 採用。AVF 仅适用于基于 ARM64 的装置,可提供安全、私密的代码执行环境,该框架非常适合对使用者资料的安全性和隐私保障更为严格的高级应用场景。指标验证(PAC)和分支目标识别(BTI)通过协同工作可消除几乎所有 ROP 和 JOP 攻击,从而提高控制流的完整性。我们成功降低了与这两种安全功能相关的性能成本,因此对于全新 Cortex-X4 和 Cortex-A720 CPU 内核来说可以忽略不计。此外,通过採用全新 QARMA3 演算法等方式增强 PAC 功能后,PAC 和 BTI 对 Cortex-A520 CPU 内核性能影响可以降低到 1% 以下。最后,我们使用全新 mbedTLS v3.3 库更新了可信赖韧体 Trusted Firmware-A (TF-A),该库提供了全新特性和漏洞修复,从而可增强资料保护能力。定义运算未来的完整平台我们的合作伙伴可以将 TCS23 的强大功能部署到各级行动装置上,从而创造出改变生活的产品、服务和体验。无论合作伙伴选择哪一种 TCS23 配置,都能在 SoC 开发过程中受惠于缩短上市时间并降低成本的优势。每种 TCS23 配置(高阶、性能、或效率)包含的 IP 都具有相同的硬体介面和软体支援,可以更有效地协同工作。Photo Credit:ArmTCS23 的端到端系统优化为现在和未来的行动运算应用场景实现了整体 SoC 性能和效率的优异表现。TCS23 还提供更多的安全功能和软体功能,以进一步激发并释放开发者的创造潜能,为用户带来颇具创新的沉浸式体验。多方面的系统级提升和其他新功能使 TCS23 成为未来行动运算的完整平台。本文章内容由「Arm」提供,经关键评论网媒体集团广编企划编审。附注¹ Power consumption for TCS23 GPU and DRAM+PHY vs TCS22 GPU and DRAM+PHY, measured on Arm FPGA platforms.² Power consumption for TCS23 GPU and DRAM+PHY vs TCS22 GPU and DRAM+PHY, measured on Arm FPGA platforms.³Based on ‘GeekBench 6 MT’ benchmark for General Compute Performance. Measured on FPGA at system level, Android 13 iso-frequency, iso L3/SLC cache size.⁴ Based on ‘Speedometer 2.1’ benchmark for Browsing Experience. Measured on FPGA at system level, Android 13 with 1+3+4 cluster config and iso-frequency.⁵ Based on ‘Speedometer 2.1’ benchmark for Browsing Experience. Measured on FPGA at system level, Android 13 with 1+3+4 cluster config and iso-frequency. Using publicly available Optimized Chromium r114 with PAC/BTI enabled. Comparison against r99 baseline.⁶ Measured on TCS23 at system level, Android 13 iso-process, iso-core count, iso-voltage vs TCS22 Arm reference system, TCS22 using r35p0 and TCS23 using r40p0 DDK.⁷ Average performance uplift (inference time) across a range of ML workloads comparing Arm Compute Library v22.05 with v23.02 and vs TCS22 Arm reference system, comparisons with TCS22 generation equivalent cores iso-frequency.⁸ Average performance uplift (inference time) across a range of ML workloads comparing Arm Compute Library v22.05 with v23.02 and vs TCS22 Arm reference system, comparisons with TCS22 generation equivalent cores iso-frequency.