單片機與嵌入式系統套用（2021年第六期）

內容簡介

　　近幾年，尤其是2018年以來，國產晶片產業迎來了發展高潮。從政府到民間，智慧型物聯網（AIoT）時代已來，AIoT設備開始部署在越來越多的領域。很多人家中已經擁有可以通過手機APP控制的嵌入了晶片的插座、檯燈等家用品，我的同事還開發了一款可以與人互動的杯子；而在寒冷的東北大興安嶺，數萬平方公里的森林中部署了幾萬個紅外攝像機，實時監測動物的行蹤，甚至可以通過AI功能直接識別出是哪一種動物。AIoT設備套用如此廣泛，很多預測認為未來AIoT對晶片的需求將會增加一個數量級，達到數千億顆，但同時也帶來一個挑戰一一需求碎片化。

　　如何皮對AIoT對晶片的碎片化需求？對於這個問題，我們也許可以借鑑另外兩個領域成功的經驗。

　　網際網路是一個極其碎片化的領域。2012年國家推出了“網際網路+”政策，鼓勵網際網路和各行各業對接。但這個政策如何落地？具體表現形式就是為各行各業開發各種各樣的APP。根據工信部統計數據，截至2018年，我國擁有近450萬個手機APP，數量雄踞世界首位。每一個APP都不盡相同，可以說是極其碎片化。幸運的是，開源軟體極大地降低了APP的開發門檻。數百萬個APP中，超過80%甚至90%的代碼都是基於開源軟體，於是APP開發者可以專注於針對不同行業的定製代碼，從而使3～5人的APP開發團隊便能勝任。

　　模擬晶片也是一個極其碎片化的領域。全球大的模擬晶片公司德州儀器（TI）擁有8萬多款不同種類的晶片，而整個公司其實只有3萬員工。那德州儀器是如何做到讓3萬員工可以開發和維護8萬多款晶片的呢？這得益於德州儀器一套共享的晶片研發平台：底層是全公司共享的晶片製造廠（Foundry）；在其之上是全公司共享的工藝庫與晶片開發工具鏈；然後便是上千個負責開發不同類型晶片的小作坊式的團隊，負責研發複雜數字晶片（如DSP、MCU）的團隊會有數十人，而負責研發模擬小晶片的團隊可能只有3～5人；再往上則是針對數百個套用場景的數字系統解決方案，這些解決方案提供參考設計，從8萬多款晶片產品中選擇幾十到上百顆合適的晶片。

　　當我們了解其他領域應對碎片化需求的解決思路之後就會發現，開源晶片和敏捷設計正是應對AIoT場景晶片碎片化需求的有效手段。近年來，基於RISC-V的開源晶片生態有望提供越來越多的開源IP核，包括CPU、GPU、DDR控制器、WiFi、NB-IoT等。同基於開源軟體的移動網際網路APP開發模式類似，這些開源IP核將提供80%甚至90%的基礎功能，從而使3～5人的團隊便能快速定製針對不同套用場景的AIoT晶片。另一方面，晶片敏捷設計雲平台將提供各類基礎IP核、開源EDA工具鏈，就像德州儀器的底層共享平台那樣，大幅降低晶片設計的前期投入，讓3～5人的小作坊團隊也能在雲平台上根據AIoT場景開發定製晶片。

　　我們有理由相信，開源晶片生態與敏捷設計雲平台的結合，正是應對AIoT場景晶片碎片化需求的解決之道。

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1機器學習的未來

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