開源為半導(dǎo)體創(chuàng)新帶來(lái)新思路

　　關(guān)于CPU操作系統(tǒng)“缺芯少魂”的話題，媒體已經(jīng)反思了近20年。

　　可其實(shí)早在20年前，半導(dǎo)體行業(yè)就已經(jīng)在世界上被定義為跟鋼鐵石油一樣的“夕陽(yáng)產(chǎn)業(yè)”，靠著Intel前CEO貝瑞特創(chuàng)造的Tick-Tock芯片升級(jí)戰(zhàn)略——俗稱的擠牙膏，才勉強(qiáng)支撐下來(lái)。

　　近20年來(lái)，歐美日韓臺(tái)已經(jīng)因?yàn)槭袌?chǎng)環(huán)境太差倒下了大批半導(dǎo)體企業(yè)。直到近年來(lái)智能手機(jī)市場(chǎng)的崛起，才迎來(lái)了短暫的不到十年的第二春，可智能手機(jī)也不行了。

　　其實(shí)消費(fèi)電子如此普及的今天，芯片技術(shù)已經(jīng)不再是高精尖行業(yè)，以目前國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平，就算刨除臺(tái)灣地區(qū)的積累，也處于國(guó)際一線水平。即便放任自流的發(fā)展下去，也會(huì)繼續(xù)繁榮下去。國(guó)內(nèi)真正落后的技術(shù)，是生物科技產(chǎn)業(yè)，這是一個(gè)至今未能與國(guó)際市場(chǎng)接軌的行業(yè)。但我們卻因?yàn)楦鞣N問(wèn)題，陷入在轉(zhuǎn)基因迷信里無(wú)法自拔。

　　滾滾而來(lái)的5G市場(chǎng)正在推動(dòng)開源芯片快速發(fā)展，進(jìn)入7nm制程的晶圓制造代工技術(shù)，已經(jīng)觸碰到了半導(dǎo)體技術(shù)的天花板，技術(shù)發(fā)展失去了上升的潛力，整個(gè)半導(dǎo)體市場(chǎng)的門檻將會(huì)越來(lái)越低。

　　今天的半導(dǎo)體行業(yè)，猶如19世紀(jì)初期的紡織行業(yè)一樣，已經(jīng)從世界各國(guó)必爭(zhēng)的高科技下落凡塵，成為普通的夕陽(yáng)制造產(chǎn)業(yè)。

　　技術(shù)停滯核心開源，半導(dǎo)體現(xiàn)狀復(fù)雜

　　半導(dǎo)體行業(yè)目前正在復(fù)制軟件行業(yè)開源模式的奇觀，進(jìn)入到開源定制芯片時(shí)代。自從OpenRISC開源芯片框架發(fā)布以來(lái)，SPARC、PowerPC、alpha等紛紛投入開源領(lǐng)域。隨著開源芯片框架RISC-V的成熟，連ARM都開始試著開放了Cortex-M0/M3內(nèi)核，國(guó)內(nèi)爭(zhēng)議頗多的龍芯也將旗下的GS132和GS232兩款CPU內(nèi)核開源。

　　因?yàn)榘雽?dǎo)體開源時(shí)代的到來(lái)，整個(gè)市場(chǎng)面臨洗牌重組，所以才出現(xiàn)了博通吞高通、Google特斯拉Amazon自己研發(fā)芯片、國(guó)內(nèi)掀起自主研發(fā)熱潮這些景象。但對(duì)于現(xiàn)在的芯片市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，所謂的“自主研發(fā)”并不重要，重要的是打造了一個(gè)優(yōu)秀的開源芯片平臺(tái)。

　　現(xiàn)在，隨便一個(gè)用戶都可以到這些開源芯片的網(wǎng)站上，下載完整成熟的芯片設(shè)計(jì)IP。再加上世界范圍內(nèi)成熟的晶圓代工體系、摩爾定律失效、芯片制造技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)觸頂，背后半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)入門檻已經(jīng)越來(lái)越低，甚至任何團(tuán)隊(duì)都可以輕松接觸到頂尖技術(shù)。半導(dǎo)體不再是一個(gè)具有獨(dú)占性、高深產(chǎn)業(yè)壁壘的行業(yè)。接下來(lái)所有公司將會(huì)進(jìn)入同一起跑線。

　　從1980年聯(lián)電創(chuàng)造晶圓代工行業(yè)以來(lái)，到今天世界上已經(jīng)有臺(tái)積電、三星半導(dǎo)體、格羅方德、中芯國(guó)際等多家技術(shù)一流的芯片制造企業(yè)，就連曾經(jīng)的獨(dú)孤求敗Intel都在試探加入開放的晶圓代工市場(chǎng)行列。

　　目前芯片制造技術(shù)最高已經(jīng)達(dá)到了7nm制程，可是隨著摩爾定律的失效，芯片制程的提高并未大幅提高芯片的能效表現(xiàn)。市場(chǎng)對(duì)更高級(jí)的制程技術(shù)持以消極態(tài)度，未來(lái)三年內(nèi)，主流的晶圓代工企業(yè)，提供的技術(shù)差異性將難以感知。

　　更要注意的是：未來(lái)越來(lái)越多的晶圓代工企業(yè)將會(huì)達(dá)到同一的最高技術(shù)水準(zhǔn)，晶元工廠將會(huì)像紡織廠一樣，沒(méi)有任何門檻的根據(jù)需求在世界各地落地。而其實(shí)19世紀(jì)，紡織機(jī)械一直是世界范圍內(nèi)的高精尖技術(shù)。

　　開源芯片正在重走開源軟件道路

　　而在技術(shù)走到盡頭的同時(shí)，半導(dǎo)體芯片產(chǎn)品的應(yīng)用也走到了定制化時(shí)代。特別是比智能手機(jī)市場(chǎng)更大的物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)，正在通過(guò)5G走入現(xiàn)實(shí)。半導(dǎo)體制造全面開放、芯片設(shè)計(jì)完全開源正在成為現(xiàn)實(shí)。

　　這正如過(guò)去30年里，開源軟件所走過(guò)的歷程。

　　1990年代，在微軟蘋果甲骨文SUN都還對(duì)開源軟件不屑一顧之時(shí)，處于危機(jī)中的IBM，在CEO郭士納的調(diào)研下發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)因?yàn)槎ㄖ苹枨螽a(chǎn)生依賴開源軟件的現(xiàn)象，于是立馬決策擁抱開源軟件，1993年轉(zhuǎn)型企業(yè)服務(wù)咨詢，幫IBM又續(xù)上了30年的命，實(shí)現(xiàn)了大象跳舞的奇跡——大公司快速轉(zhuǎn)型。而Google更是靠著開源社區(qū)，迅速成長(zhǎng)為互聯(lián)網(wǎng)巨頭，現(xiàn)在連蘋果微軟都開始主動(dòng)擁抱開源。

　　半導(dǎo)體行業(yè)也正在復(fù)制這一路徑。

　　在半導(dǎo)體芯片領(lǐng)域，早在2000年左右市場(chǎng)就有了開源的預(yù)判，那時(shí)功能手機(jī)、家電、工業(yè)機(jī)床等各種工具正在快速電子化，市場(chǎng)需要海量可定制的ASIC、FPGA、MCU芯片。

　　2000年，市場(chǎng)已經(jīng)出現(xiàn)了OpenCores這樣的開源芯片架構(gòu)組織，長(zhǎng)期更新提供開源的可定制的ASIC、FPGA芯片設(shè)計(jì)IP，隨后推出了OpenRISC開源架構(gòu)，但OpenRISC遇到了版權(quán)糾紛，一直未能在MCU通用CPU市場(chǎng)發(fā)展起來(lái)。

　　SUN曾經(jīng)在2005年宣布基于自家的SPARC架構(gòu)，推出開源版的OpenSPARC，但2009年甲骨文收購(gòu)SUN，導(dǎo)致這一項(xiàng)目處于不確定中。

　　同時(shí)電子產(chǎn)品價(jià)格過(guò)高，PC在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)依舊是世界最大的消費(fèi)電子市場(chǎng)，相關(guān)定制芯片市場(chǎng)空間還不夠大也不夠穩(wěn)定。所以更有后續(xù)服務(wù)保障的ARM架構(gòu)芯片占領(lǐng)了MCU市場(chǎng)，權(quán)益歸屬不明的明星架構(gòu)MIPS性能越來(lái)越跟不上時(shí)代，近年來(lái)逐漸沒(méi)落。

　　但現(xiàn)在已經(jīng)大不同了！

　　5G引爆電子產(chǎn)品定制化，開源芯片生態(tài)正在爆發(fā)前夜

　　在MP3、MP4、智能手機(jī)、智能音箱的洗禮下，市場(chǎng)養(yǎng)成了MCU、ASIC、NPU等芯片的穩(wěn)定需求，已經(jīng)不是CPU獨(dú)尊的時(shí)代。

　　在即將到來(lái)的5G物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，不同的智能邊緣終端產(chǎn)品對(duì)芯片的功能需求完全不同，芯片定制化已經(jīng)成了趨勢(shì)。而ARM、CEVA等芯片IP提供商們的價(jià)格高，且合作申請(qǐng)周期過(guò)長(zhǎng)，更重要的是不能隨意定制芯片內(nèi)核，對(duì)接下來(lái)的芯片定制時(shí)代不友好。

　　開源則完美解決了這一問(wèn)題。雖然各家的開源芯片出現(xiàn)了各種各樣的問(wèn)題，但總有一家是市場(chǎng)最優(yōu)選擇！這就是RISC-V。

　　2010年加州大學(xué)伯克利分校為了學(xué)術(shù)研究方便，發(fā)起了一個(gè)全新的開源芯片架構(gòu)——RISC-V。經(jīng)過(guò)5代更迭之后，終于走向了成熟商用。目前RISC-V已經(jīng)得到了IBM、NXP、西部數(shù)據(jù)、英偉達(dá)、高通、三星、Google、阿里、華為等100多家科技公司的支持。

　　英偉達(dá)、美光、三星、西部數(shù)據(jù)、CEVA等眾多主流芯片廠商正在將自家芯片內(nèi)老舊的MIPS、成本不菲的ARM內(nèi)核替代成RISC-V架構(gòu)內(nèi)核。

　　為了應(yīng)對(duì)RISC-V內(nèi)核MCU在可定制性上的優(yōu)勢(shì)，ARM已經(jīng)開放了Cortex-M0/M3內(nèi)核，并免預(yù)付授權(quán)費(fèi)。免預(yù)付授權(quán)費(fèi)預(yù)示著未來(lái)芯片設(shè)計(jì)廠商可選擇付費(fèi)，或者用修改定制過(guò)的芯片內(nèi)核抵消授權(quán)費(fèi)，比RISC-V靈活性還高。

　　目前，RISC-V靠著更新的架構(gòu)設(shè)計(jì)、自由的內(nèi)核定制生態(tài)，在MCU領(lǐng)域已經(jīng)形成了難以阻擋的勢(shì)力。

　　為了在半導(dǎo)體領(lǐng)域彎道超車，印度更是將RISC-V定義為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)指令集。

　　比照軟件開源的歷史，半導(dǎo)體行業(yè)的全面開放開源，將迎來(lái)芯片設(shè)計(jì)行業(yè)的大爆發(fā)，未來(lái)或許將誕生上萬(wàn)上百萬(wàn)家新型芯片設(shè)計(jì)公司。這是一個(gè)市場(chǎng)趨勢(shì)。

　　Google、特斯拉、Amazon、阿里、百度、華為等等企業(yè)不僅搶入芯片設(shè)計(jì)行業(yè)，還正在從Ai芯片內(nèi)核研發(fā)入手，為未來(lái)的半導(dǎo)體開源時(shí)代編制自家的平臺(tái)。

　　也是因?yàn)橛辛薘ISC-V等一批芯片架構(gòu)的開源，才出現(xiàn)了大批“自主研發(fā)”的半導(dǎo)體企業(yè)，趕上了半導(dǎo)體戰(zhàn)略規(guī)劃的班車。

　　但對(duì)于當(dāng)下的半導(dǎo)體市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，除了頂尖的半導(dǎo)體制造工藝之外，更重要的就是參與國(guó)際開源半導(dǎo)體市場(chǎng)的規(guī)則制定，搶先一步打造一個(gè)優(yōu)質(zhì)的開源平臺(tái)。

　　參與制定和執(zhí)行國(guó)際市場(chǎng)的規(guī)則，才是最重要的！