雷鋒網(wǎng)消息，平頭哥剛剛在烏鎮(zhèn)互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)上宣布開源MCU芯片設(shè)計(jì)平臺(tái)，這是國(guó)內(nèi)首家開源芯片設(shè)計(jì)平臺(tái)的公司，也是平頭哥繼玄鐵910、無劍SoC、含光800之后的又一款新品。
開源MCU芯片設(shè)計(jì)平臺(tái)的目標(biāo)群體包括芯片開發(fā)者、IP供應(yīng)商、高校及科研院所等，開發(fā)者可以基于該平臺(tái)設(shè)計(jì)面向細(xì)分領(lǐng)域的定制化芯片，IP供應(yīng)商能夠研發(fā)原生于該平臺(tái)的核心IP，高校和科研院所則可開展芯片相關(guān)的教學(xué)及科研活動(dòng)。
國(guó)內(nèi)首個(gè)開源芯片設(shè)計(jì)平臺(tái)
MCU 芯片設(shè)計(jì)平臺(tái)包含處理器、基礎(chǔ)接口IP、操作系統(tǒng)、軟件驅(qū)動(dòng)和開發(fā)工具等模塊。這個(gè)開源平臺(tái)搭載玄鐵902處理器，提供UART、SPI、I2C、Timer、PWM等多種IP以及驅(qū)動(dòng)。其中，玄鐵902基于RISC-V架構(gòu)，兼容RV32EMC指令集，采用2級(jí)極簡(jiǎn)流水線，適用于對(duì)功耗和成本極其敏感的IoT應(yīng)用。
2019年8月，平頭哥發(fā)布了一站式芯片設(shè)計(jì)平臺(tái)無劍，無劍能夠提供穩(wěn)定可靠的設(shè)計(jì)平臺(tái)和驗(yàn)證平臺(tái)，在測(cè)試、流片等環(huán)節(jié)幫助用戶節(jié)約大量成本和時(shí)間，將芯片設(shè)計(jì)成本和設(shè)計(jì)周期壓縮50%以上。此次開源的MCU芯片設(shè)計(jì)平臺(tái)屬于無劍平臺(tái)基礎(chǔ)組件，平頭哥希望通過這種方式，把芯片設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)共性能力共享給整個(gè)行業(yè)。
在開源平臺(tái)上，用戶不需要斥巨資作前期投入去設(shè)計(jì)基礎(chǔ)組件IP，要做的是專心定義好碎片化的場(chǎng)景和需求，把面向領(lǐng)域的功能IP設(shè)計(jì)好、驗(yàn)證好，快速完成芯片量產(chǎn)。
平臺(tái)開源代碼包括基礎(chǔ)硬件代碼和配套軟件代碼兩部分，現(xiàn)已公布在GitHub開源社區(qū)。
32位MCU能做什么？
MCU和開源并不新鮮，但把MCU平臺(tái)開源卻有不一樣的意義。MCU（Microcontroller Unit）中文可以譯為微控制單元，又稱單片微型計(jì)算機(jī)，與計(jì)算機(jī)類似，MCU有CPU、內(nèi)存、計(jì)數(shù)器、USB等接口。上世紀(jì)七十年代，英特爾推出了一款功能有限的8位MCU。如今，MCU已經(jīng)廣泛應(yīng)用于通信、消費(fèi)電子、汽車電子、工業(yè)控制等領(lǐng)域。比如在汽車領(lǐng)域，平均每輛汽車需要使用70顆以上的MCU，高端豪華車使用的MCU數(shù)量可能高出一倍多，并且，隨著汽車智能化的發(fā)展，每輛汽車搭載的MCU數(shù)量還將增加。
不過，不同產(chǎn)品需要不同數(shù)量的MCU，性能也有高低之分。8位MCU在很長(zhǎng)一段時(shí)間統(tǒng)治著市場(chǎng)，市調(diào)公司Gartner在2014年全球微控制器市占率分析報(bào)告中指出，全球首款8位MCU推出42年之后，其市場(chǎng)份額仍高達(dá)39.7%，高于16位MCU 21.8%和32位MCU 38.5%的市占率。
直到2015年，MCU市場(chǎng)才發(fā)生巨大的轉(zhuǎn)折。IC Insights 2015年的市場(chǎng)研究報(bào)告顯示，2015年全球MCU市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到168億美元，出貨量為255億顆。32位MCU出貨量超過4位、8位、16位MCU出貨量的總和，而且未來幾年將保持30%左右的高速增長(zhǎng)。
這種轉(zhuǎn)變非常重要的推動(dòng)力就是物聯(lián)網(wǎng)以及汽車電子的需求。與計(jì)算機(jī)或智能手機(jī)相比，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備主要的功能并不是計(jì)算，而是實(shí)現(xiàn)傳感、通信、下達(dá)控制指令等功能，但隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備智能化水平的提升，計(jì)算的需求也更高，這也就可以理解32位MCU在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用高于8位和16位MCU。
平頭哥將適用于AIoT時(shí)代的MCU稱為新一代MCU，具備AI能力和云端接入能力是它們與傳統(tǒng)MCU芯片最大的不同。在AIoT時(shí)代，絕大部分IoT設(shè)備都需搭載下一代MCU芯片。IC Insights就預(yù)測(cè)，2016-2020年間32位MCU的物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模復(fù)合年增長(zhǎng)率為17.6%，復(fù)合年增長(zhǎng)率為25.6%，遠(yuǎn)高于32位MCU市場(chǎng)整體10%的增長(zhǎng)。
新一代MCU平臺(tái)開源的意義何在？
但是，物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)一個(gè)非常顯著的特點(diǎn)就是應(yīng)用的多樣化。也就是說，物聯(lián)網(wǎng)特別是融合AI技術(shù)的AIoT市場(chǎng)，將會(huì)出現(xiàn)許多非常多樣的產(chǎn)品。標(biāo)準(zhǔn)、通用的32位MCU不能滿足所有AIoT應(yīng)用低功耗、低成本的需求，定制化MCU的重要性就突顯出來。不過，芯片行業(yè)有長(zhǎng)周期、高投入、高風(fēng)險(xiǎn)的特性，想要定制一款芯片難度非常大。
此時(shí)，開源看起來是個(gè)不錯(cuò)的選擇。中科院計(jì)算所研究員、先進(jìn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)研究中心主任，中國(guó)開放指令生態(tài)聯(lián)盟秘書長(zhǎng)包云崗指出，關(guān)于降低行業(yè)門檻，互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域有個(gè)比較成功的經(jīng)驗(yàn)是開源軟件。他在CCF主辦，雷鋒網(wǎng)(公眾號(hào)：雷鋒網(wǎng))、香港中文大學(xué)（深圳）承辦的CCF-GAIR 2019上演講時(shí)提到，開源軟件能把互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新的門檻降低，用戶可以很容易地構(gòu)建一個(gè)APP，90%可以使用開源代碼，用戶只需要寫10%，甚至更少的代碼就可以完成自己的功能，實(shí)現(xiàn)想要做的業(yè)務(wù)。此外，開源軟件還提升了互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的技術(shù)自主能力，讓他們有能力去IOE，在軟件層次上不像芯片那樣受制于人。
包云崗表示，芯片領(lǐng)域如能借鑒這種開源理念，芯片開發(fā)迭代的周期就可能從年變成月甚至周，成本也可能從千萬億級(jí)降到百萬甚至十萬級(jí)。
“但現(xiàn)在要做到這點(diǎn)很難，因?yàn)殚_源芯片存在一個(gè)死結(jié)：芯片開發(fā)投入很大，投入那么多做出來的設(shè)計(jì)、芯片、IP，不會(huì)愿意拿出來開源共享；所以用戶只能高價(jià)購買IP，還要進(jìn)行IP集成驗(yàn)證以降低風(fēng)險(xiǎn)，這個(gè)環(huán)節(jié)也需要很大投入?！?/p>
但他相信，我們有可能在開發(fā)環(huán)節(jié)打破死結(jié)。在芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域，開發(fā)環(huán)節(jié)有些新的趨勢(shì)正在出現(xiàn)。其中一個(gè)大的背景，便是AIoT場(chǎng)景帶來的很多新機(jī)遇。
這樣看來，平頭哥開源MCU芯片設(shè)計(jì)平臺(tái)就有可能打破這種死結(jié)。根據(jù)官方的說法，平頭哥共享芯片設(shè)計(jì)能力以及量產(chǎn)能力，是希望改變芯片設(shè)計(jì)行業(yè)的基本流程，讓芯片設(shè)計(jì)企業(yè)更加專注于IP設(shè)計(jì)，尤其是面向領(lǐng)域的、有競(jìng)爭(zhēng)力的IP設(shè)計(jì)。
特別是，從RISC-V內(nèi)核開源開始，硬件開源已經(jīng)成為一種趨勢(shì)和潮流。PC時(shí)代和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，所有技術(shù)都由芯片公司和OS公司引領(lǐng)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也由幾家大公司定義。這種格局的優(yōu)勢(shì)在于開發(fā)便利、生態(tài)建立迅速，但也存在巨大劣勢(shì)，比如資源過度集中，產(chǎn)品形態(tài)非常有限，創(chuàng)新設(shè)計(jì)越來越少。
RISC-V指令集本身就開源，并且其最大的特點(diǎn)就是可擴(kuò)展性，可以針對(duì)不同的場(chǎng)景和性能需求進(jìn)行定制，從這個(gè)角度來說，平頭哥開源基于RISC-V內(nèi)核的MCU芯片設(shè)計(jì)平臺(tái)能夠降低想要進(jìn)入AIoT市場(chǎng)開發(fā)者的門檻。
開源背后的平頭哥模式
自去年云棲大會(huì)宣布成立以來，平頭哥先后發(fā)布三款產(chǎn)品，今年7月發(fā)布高性能RISC-V架構(gòu)處理器玄鐵910，8月和9月又接連發(fā)布SoC芯片平臺(tái)“無劍”、云端推理芯片含光800，“端云一體“產(chǎn)品系列雛形初顯。
平頭哥之所以能夠快速推出多款芯片，一方面是有阿里巴巴集團(tuán)在軟硬件方面的積累，另一方面，平頭哥整合了達(dá)摩院和去年收購的中天微。中天微是成立于2001年的芯片公司，以32位高性能低功耗嵌入式CPU、芯片架構(gòu)授權(quán)為核心業(yè)務(wù)，在被收購前就已經(jīng)有7億片芯片的出貨量，應(yīng)用于智慧城市、智慧家居、多媒體等領(lǐng)域。
顯然，平頭哥并沒有用傳統(tǒng)的方式參與芯片市場(chǎng)。發(fā)布無劍平臺(tái)時(shí)，平頭哥就提出了芯片設(shè)計(jì)的“平頭哥模式”，具體而言，平頭哥模式以無劍平臺(tái)為核心，面向應(yīng)用領(lǐng)域全棧開放集成，實(shí)現(xiàn)處理器、算法、操作系統(tǒng)等軟硬件核心技術(shù)的深度融合，打破傳統(tǒng)通用芯片時(shí)代IP授權(quán)商用模式成本高、使用難、周期長(zhǎng)的局限，為企業(yè)提供芯片設(shè)計(jì)的全棧技術(shù)能力。
MCU開源平臺(tái)是無劍平臺(tái)的基礎(chǔ)組件，兩者差別在于，開源平臺(tái)支持用戶進(jìn)行進(jìn)行IP和芯片的開發(fā)驗(yàn)證，無劍則能為客戶提供一站式芯片設(shè)計(jì)服務(wù)，包括代理生產(chǎn)、封裝、測(cè)試等供應(yīng)鏈管理服務(wù)，芯片產(chǎn)品的落地及市場(chǎng)驗(yàn)證服務(wù)等等，是涵蓋芯片研發(fā)、量產(chǎn)、落地的全鏈路支持。
MCU開源平臺(tái)可以視作是對(duì)平頭哥一再宣稱的“芯片基礎(chǔ)設(shè)施提供者”角色的注解，也向外界進(jìn)一步透露了平頭哥的玩法和野心。
不難發(fā)現(xiàn)，平頭哥雖然是芯片領(lǐng)域的新玩家，但站在阿里巴巴的軟硬件技術(shù)基座之上，又恰逢AIoT引領(lǐng)的新一輪技術(shù)變革期，平頭哥無論是商業(yè)模式還是產(chǎn)品上都更容易進(jìn)行創(chuàng)新。
雷鋒網(wǎng)小結(jié)
互聯(lián)網(wǎng)巨頭們用互聯(lián)網(wǎng)模式顛覆了社交、零售、交通、支付等多個(gè)傳統(tǒng)領(lǐng)域。如今，平頭哥又提出了芯片設(shè)計(jì)的平頭哥模式，并且隨著無劍平臺(tái)和開源MCU芯片設(shè)計(jì)平臺(tái)的推出，平頭哥已經(jīng)開始助力芯片行業(yè)，通過芯片設(shè)計(jì)平臺(tái)降低芯片設(shè)計(jì)的門檻，推動(dòng)AIoT時(shí)代的發(fā)展。其中，開源MCU芯片設(shè)計(jì)平臺(tái)能夠降低AIoT芯片開發(fā)者的門檻，夠吸引更多人加入AIoT市場(chǎng)，而無劍平臺(tái)則能夠幫助企業(yè)進(jìn)行芯片的量產(chǎn)和在AIoT市場(chǎng)的落地。
至于市場(chǎng)的接受度，目前無劍已經(jīng)與清微智能、大華、云天勵(lì)飛、博雅鴻圖、杭州微納等一批芯片公司合作。對(duì)于平頭哥模式的長(zhǎng)期效果，我們拭目以待。
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