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| 本文作者： 包永剛 | 2019-10-21 16:46 |
雷鋒網消息，平頭哥剛剛在烏鎮互聯網大會上宣布開源MCU芯片設計平臺，這是國內首家開源芯片設計平臺的公司，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芯片設計平臺的目標群體包括芯片開發者、IP供應商、高校及科研院所等，開發者可以基于該平臺設計面向細分領域的定制化芯片，IP供應商能夠研發原生于該平臺的核心IP，高校和科研院所則可開展芯片相關的教學及科研活動。
國內首個開源芯片設計平臺
MCU 芯片設計平臺包含處理器、基礎接口IP、操作系統、軟件驅動和開發工具等模塊。這個開源平臺搭載玄鐵902處理器，提供UART、SPI、I2C、Timer、PWM等多種IP以及驅動。其中，玄鐵902基于RISC-V架構，兼容RV32EMC指令集，采用2級極簡流水線，適用于對功耗和成本極其敏感的IoT應用。
2019年8月，平頭哥發布了一站式芯片設計平臺無劍，無劍能夠提供穩定可靠的設計平臺和驗證平臺，在測試、流片等環節幫助用戶節約大量成本和時間，將芯片設計成本和設計周期壓縮50%以上。此次開源的MCU芯片設計平臺屬于無劍平臺基礎組件，平頭哥希望通過這種方式，把芯片設計的基礎共性能力共享給整個行業。
在開源平臺上，用戶不需要斥巨資作前期投入去設計基礎組件IP，要做的是專心定義好碎片化的場景和需求，把面向領域的功能IP設計好、驗證好，快速完成芯片量產。
平臺開源代碼包括基礎硬件代碼和配套軟件代碼兩部分，現已公布在GitHub開源社區。
32位MCU能做什么？
MCU和開源并不新鮮，但把MCU平臺開源卻有不一樣的意義。MCU（Microcontroller Unit）中文可以譯為微控制單元，又稱單片微型計算機，與計算機類似，MCU有CPU、內存、計數器、USB等接口。上世紀七十年代，英特爾推出了一款功能有限的8位MCU。如今，MCU已經廣泛應用于通信、消費電子、汽車電子、工業控制等領域。比如在汽車領域，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數量可能高出一倍多，并且，隨著汽車智能化的發展，每輛汽車搭載的MCU數量還將增加。
不過，不同產品需要不同數量的MCU，性能也有高低之分。8位MCU在很長一段時間統治著市場，市調公司Gartner在2014年全球微控制器市占率分析報告中指出，全球首款8位MCU推出42年之后，其市場份額仍高達39.7%，高于16位MCU 21.8%和32位MCU 38.5%的市占率。
直到2015年，MCU市場才發生巨大的轉折。IC Insights 2015年的市場研究報告顯示，2015年全球MCU市場規模達到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。
這種轉變非常重要的推動力就是物聯網以及汽車電子的需求。與計算機或智能手機相比，物聯網設備主要的功能并不是計算，而是實現傳感、通信、下達控制指令等功能，但隨著物聯網設備智能化水平的提升，計算的需求也更高，這也就可以理解32位MCU在物聯網領域的應用高于8位和16位MCU。
平頭哥將適用于AIoT時代的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MCU芯片最大的不同。在AIoT時代，絕大部分IoT設備都需搭載下一代MCU芯片。IC Insights就預測，2016-2020年間32位MCU的物聯網市場規模復合年增長率為17.6%，復合年增長率為25.6%，遠高于32位MCU市場整體10%的增長。
新一代MCU平臺開源的意義何在？
但是，物聯網市場一個非常顯著的特點就是應用的多樣化。也就是說，物聯網特別是融合AI技術的AIoT市場，將會出現許多非常多樣的產品。標準、通用的32位MCU不能滿足所有AIoT應用低功耗、低成本的需求，定制化MCU的重要性就突顯出來。不過，芯片行業有長周期、高投入、高風險的特性，想要定制一款芯片難度非常大。
此時，開源看起來是個不錯的選擇。中科院計算所研究員、先進計算機系統研究中心主任，中國開放指令生態聯盟秘書長包云崗指出，關于降低行業門檻，互聯網領域有個比較成功的經驗是開源軟件。他在CCF主辦，雷鋒網、香港中文大學（深圳）承辦的CCF-GAIR 2019上演講時提到，開源軟件能把互聯網創新的門檻降低，用戶可以很容易地構建一個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，實現想要做的業務。此外，開源軟件還提升了互聯網企業的技術自主能力，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，芯片領域如能借鑒這種開源理念，芯片開發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降到百萬甚至十萬級。
“但現在要做到這點很難，因為開源芯片存在一個死結：芯片開發投入很大，投入那么多做出來的設計、芯片、IP，不會愿意拿出來開源共享；所以用戶只能高價購買IP，還要進行IP集成驗證以降低風險，這個環節也需要很大投入。“
但他相信，我們有可能在開發環節打破死結。在芯片設計領域，開發環節有些新的趨勢正在出現。其中一個大的背景，便是AIoT場景帶來的很多新機遇。
這樣看來，平頭哥開源MCU芯片設計平臺就有可能打破這種死結。根據官方的說法，平頭哥共享芯片設計能力以及量產能力，是希望改變芯片設計行業的基本流程，讓芯片設計企業更加專注于IP設計，尤其是面向領域的、有競爭力的IP設計。
特別是，從RISC-V內核開源開始，硬件開源已經成為一種趨勢和潮流。PC時代和移動互聯網時代，所有技術都由芯片公司和OS公司引領，行業標準也由幾家大公司定義。這種格局的優勢在于開發便利、生態建立迅速，但也存在巨大劣勢，比如資源過度集中，產品形態非常有限，創新設計越來越少。
RISC-V指令集本身就開源，并且其最大的特點就是可擴展性，可以針對不同的場景和性能需求進行定制，從這個角度來說，平頭哥開源基于RISC-V內核的MCU芯片設計平臺能夠降低想要進入AIoT市場開發者的門檻。
開源背后的平頭哥模式
自去年云棲大會宣布成立以來，平頭哥先后發布三款產品，今年7月發布高性能RISC-V架構處理器玄鐵910，8月和9月又接連發布SoC芯片平臺“無劍”、云端推理芯片含光800，“端云一體“產品系列雛形初顯。
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在軟硬件方面的積累，另一方面，平頭哥整合了達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、芯片架構授權為核心業務，在被收購前就已經有7億片芯片的出貨量，應用于智慧城市、智慧家居、多媒體等領域。
顯然，平頭哥并沒有用傳統的方式參與芯片市場。發布無劍平臺時，平頭哥就提出了芯片設計的“平頭哥模式”，具體而言，平頭哥模式以無劍平臺為核心，面向應用領域全棧開放集成，實現處理器、算法、操作系統等軟硬件核心技術的深度融合，打破傳統通用芯片時代IP授權商用模式成本高、使用難、周期長的局限，為企業提供芯片設計的全棧技術能力。
MCU開源平臺是無劍平臺的基礎組件，兩者差別在于，開源平臺支持用戶進行進行IP和芯片的開發驗證，無劍則能為客戶提供一站式芯片設計服務，包括代理生產、封裝、測試等供應鏈管理服務，芯片產品的落地及市場驗證服務等等，是涵蓋芯片研發、量產、落地的全鏈路支持。
MCU開源平臺可以視作是對平頭哥一再宣稱的“芯片基礎設施提供者”角色的注解，也向外界進一步透露了平頭哥的玩法和野心。
不難發現，平頭哥雖然是芯片領域的新玩家，但站在阿里巴巴的軟硬件技術基座之上，又恰逢AIoT引領的新一輪技術變革期，平頭哥無論是商業模式還是產品上都更容易進行創新。
雷鋒網小結
互聯網巨頭們用互聯網模式顛覆了社交、零售、交通、支付等多個傳統領域。如今，平頭哥又提出了芯片設計的平頭哥模式，并且隨著無劍平臺和開源MCU芯片設計平臺的推出，平頭哥已經開始助力芯片行業，通過芯片設計平臺降低芯片設計的門檻，推動AIoT時代的發展。其中，開源MCU芯片設計平臺能夠降低AIoT芯片開發者的門檻，夠吸引更多人加入AIoT市場，而無劍平臺則能夠幫助企業進行芯片的量產和在AIoT市場的落地。
至于市場的接受度，目前無劍已經與清微智能、大華、云天勵飛、博雅鴻圖、杭州微納等一批芯片公司合作。對于平頭哥模式的長期效果，我們拭目以待。
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