全世界已布满数百亿个物联网装置，所以物联网不算是新兴的领域了。市场研究机构IDC预估2025年以前物联网装置数量将超过4百亿个，数据传输量将近80 zettabytes（註一），这些数字显示出物联网不是一个新萌芽的市场，然而5G与人工智能的大趋势将会驱动物联网装置的转变进化，加强更多元的功能性以实现真正的边缘运算。
目前市场上第一波的物联网装置能够提供前所未有的崭新功能，因而获得广泛地采用，其中包括连结式喇叭、智能门铃、连结式安全监控摄影机、智能手表、穿戴式装置等，这些装置拥有创新性且突破了技术的界限，但是仍然存在些许限制，就物联网装置而言，主要的设计考虑包括尺寸外观、功耗效率、电池寿命、效能、以及连结性。
TSMC's N12e brings the power of FinFET to 5G and AI enabled IoT Edge Devices智能耳机听起来很棒也具备新功能，但是使用者无法在搭乘国际航班时持续使用很长一段时间；连结式安全监控摄影机会因为误触警示而传送大量的影像资料至云端；人们仍需调整声音及语意来让智慧喇叭进行辨识；穿戴智慧手表的消费者往往会因为忘记携带充电电源而产生电量不足的忧虑。
下一世代的人工智能及5G物联网装置将会有所转变进化，在边缘端提供崭新层次的智能化、功能性、连结性、可靠性、以及高效能，更强大、更复杂的人工智能神经网络更能够仿真人类的大脑，深层神经网络（Deep Neural Network, DNN）与卷积神经网络（Convolutional neural network, CNN）能够提供的边缘装置能力，远胜现今的物联网装置。
自然语音识别 – 人们自然的语言能够透过装置被理解，在人工智能推论移到边缘端之后，反应延迟性将大幅改善，因此未链接到云端时的功能性也增强。
强化机器视觉 – 昆虫、影子、或是动物经常误触连结式安全监控摄影机，在影像分类器移到边缘端之后，支持人工智能的连结式摄影机得以避免宠物及昆虫并误讯号藉由终端运算精确的脸部辨识进行持续监控，无须传送高画质影像至云端进行推论辨识。
智能化健康监控 – 人工智能在医疗领域的应用日益普及，相较于医疗专业人员，能够提供更佳的诊断精确性。同时由于智能手表强化了感测组件与效能，人工智能边缘推论能够支持更好的健康状态监控。
5G将会是影响许多技术领域的另一个大趋势，在物联网的框架之下，5G带来更优异的连结性。
装置连结密度 – 5G网络每0.98平方公里支持高达1百万个装置，而4G仅支持2,000个。（註二）
装置延迟性 – 相较于4G网络，5G网络将大幅改善延迟性，理论上可降低至1毫秒，较4G提升一个数量级。对于时序敏感的处理工作而言，例如强化汽车安全性或工业自动化，优异的延迟性特别重要。
人工智能与5G加强版物联网装置将依种类与功能展现多样性，此新世代装置的共同要求则是运算效能需求增加，功耗效率的改善与电池寿命的延长亦同等重要，半导体技术必须日益精进，做为5G与人工智能加强版物联网装置的基础。
过去50年来，半导体发展至20/22纳米或更成熟的平面式晶体管，平面式晶体管已达微缩的极限，无法有效对于短闸晶体管关闭状态的漏电流进行更优异的控制，FinFET晶体管在微缩、效能、功耗效率、以及漏电上都有重大突破与跃进，目前台积公司量产的最先进5纳米工艺即是采用FinFET技术。
N12e's FinFET faster performance and power efficiency including better leakage current台积公司开发N12e技术，特别针对支持人工智能化的物联网装置及其他高效率、高效能的边缘装置。N12e将台积公司世界级的FinFET晶体管技术带入物联网领域，传承台积公司2013年首度问世的16纳米FinFET技术，经过多年来工艺的开发与改善，N12e奠基于台积公司的12FFC+超低漏电技术。台积公司16/12纳米技术家族应用于现今的超级计算机、以及绘图处理器与网络处理器等高效能运算装置，如今台积公司具备优异效能的N12e技术更将推广应用于新世代物联网领域。
相较于台积公司22ULL技术，N12e技术提供：
- 逻辑密度提升76% – 实现更小更具成本效益的设计，在相同特定面积上容纳更多晶体管以增加运算核心与记忆容量。
- 在特定功耗下速度增快49% – 在任何特定功耗水平上对于物联网装置都是一大跃进。相较于平面式技术，N12e技术具备更大的运算效能，能够支持更优异的产品功能。
- 在特定速度下功耗改善55% – N12e技术广泛提供各种从高效能与功耗的选择来支持多样的产品设计。
- SRAM漏电流降低超过50% – 对于延长电池寿命而言至为关键，同时能够降低热能产生与散热。
- 低Vdd设计生态系统解决方案 – 降低主动功耗与漏电功耗支持电池供电产品延长电池寿命。
支持物联网产品的台积公司16/12纳米超高效能FinFET技术提供显而易见的效能优势，同时透过严密的参数调整更进一步提升功耗效率及降低漏电，尤其更是大幅改善关闭状态漏电特性。
随着物联网装置演进至5G与人工智能的时代，需要崭新的基本半导体技术来支持更高效能、更佳功率与更低漏电的要求，台积公司N12e能够在各种产品特性要求之间提供最佳的平衡，5G及人工智能支持的崭新物联网装置令人兴奋且期待。
更多相关信息请参见 n12e.tsmc.com
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参考数据
- International Data Corporate (IDC), "The Growth in Connected IoT Devices Is Expected to Generate 79.4 ZB of Data in 2025," 19 June 2019. [Online]. Available here.
- L. Notwell, "CIO.COM," CIO.COM, 2 November 2017. [Online]. Available here.
- S. Hill, "5G vs. LTE: What's the difference, and does it matter?," Digital Trends, 5 December 2019. [Online]. Available here.
