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「贏向」AIoT時代大商機 RISC-V產業鏈力推共享/共榮
當產業進入PC與智慧手機之後的後手機時代,人工智慧(AI)與物聯網(IoT)結合的AIoT應用成為第三波科技發展浪潮,AIoT時代強調用高效能、低功耗嵌入式系統實現特定AI功能,而開放式指令集的新興嵌入式CPU架構RISC-V,可讓IC設計業者依照需要,增加專用指令集,正迅速在消費電子、通訊與物聯網、電腦運算與儲存、工業應用與影像監控等領域攻城掠地。
台灣RISC-V聯盟為讓相關產業深入瞭解嵌入式系統設計最新趨勢,邀集物聯網領域專家與代表廠商,從策略、技術跟實作等面向,分享RISC-V架構最新進展與市場動態,同時探討嵌入式系統業者如何面對AIoT多元、破碎、少量多樣的市場需求下,最佳的設計趨勢、實作對策與成功案例。
AIoT引領科技典範轉移
IoT帶領科技產業走向新世代,集邦科技董事長劉炯朗(圖1)觀察科技的發展趨勢,1960年代計算機網路崛起,網路在產業中扮演的角色越來越重要,從學術網路高等研究計劃署網路(Advanced Research Projects Agency Network, ARPAnet)到商業的網際網路(Internet),開啟計算機互聯時代,然後發展到文件交換,再進展到社群網路蓬勃發展,個人行動網路興起,人與人透過網路連結成為常態,下一步將進展到萬物互聯的IoT時代。
圖1 集邦科技董事長劉炯朗認為,科技發展與偉大的研究或發明息息相關,歷屆的諾貝爾物理獎與圖靈獎便紀錄了科技發展的脈絡。
科技發展也與偉大的研究或發明息息相關,劉炯朗認為,歷屆的諾貝爾物理獎與圖靈獎紀錄了科技發展的脈絡,包括:電晶體(Transistor)、積體電路(Integrated Circuit)、光通訊、影像感測器、精簡指令集(Reduced Instruction Set Computing, RISC)、TCP/IP、全球資訊網(World Wide Web, WWW)、人工智慧(AI)、神經網路(Neural Networks),一步步引領人類資訊科技的步伐。而在IoT世界,硬體架構應該更加開放與精簡,以便將複雜龐大的萬事萬物聯結起來。
開放/共享為RISC-V最大優勢
AIoT無疑是下一波產業的大浪潮,物聯網破碎化的特性,讓軟硬體架構醞釀新的典範轉移,芯原微電子董事長戴偉民(圖2)表示,PC時代的x86架構自主性低、不可控,軟硬體掌握在微軟與Intel手中;因此,行動通訊時代來臨時,訴求省電的RISC架構結合Android系統,以智慧手機為載體,帶領行動通訊時代的發展。物聯網更強調開放,於是從運算核心底層就更開放且架構更為精簡的RISC-V,成為各界看好的物聯網時代硬體主流。
圖2 芯原微電子董事長戴偉民表示,物聯網更強調開放,於是開放且架構更為精簡的RISC-V,成為各界看好的物聯網時代硬體主流。
Arm架構在過去發展的歷程中,建構了一個名為Linaro的產業推動聯盟,配合IBM、Google等大廠,投資大量的金錢和人力,讓Arm的軟硬體架構在聯盟的平台上獲得良好的發展。戴偉民直言,RISC-V產業鏈的完整性與豐富度現階段發展與Arm還有一段差距,希望可以仿造Linaro的模式,推動軟硬體平台與人才的發展。台灣與大陸在AIoT的趨勢之下,可以自身的優勢為基礎,進行緊密的合作,物聯網裝置與商機規模預期將遠大於PC或智慧手機,掌握物聯網的軟硬體架構核心,就能掌握AIoT的發展契機。
RISC-V 2013年發表之後,一直到2016年以後才受到產業矚目,戴偉民指出,其與x86、Arm架構並不存在取代與競爭的問題,透過合作甚至可以共用某些基本指令集,在多樣化的物聯網產業中發展更彈性且具高度成本效益的解決方案,未來RISC-V產業鏈將更加開放,並且強調研究成果共用,以共用推動產業與市場發展。而在中美貿易衝突的背景下,RISC-V本質是一套開放、免費的指令集,定義處理器軟硬體之間的介面規範,相當於一套開放標準。
精簡/開放架構聯結複雜IoT
IoT在Internet與Mobile Internet的基礎上發展,其規模也將更加龐大,而從雲端到邊緣終端,網路結構的複雜度大幅提升,晶心科技技術長蘇泓萌(圖3)說,物聯網是由數百億裝置聯結組成,雲端、霧端、邊緣終端都有各式各樣的平台、場域、應用與裝置,要能在這麼多不同的架構裡互聯互通,需要更開放的架構,RISC-V的基本指令只有四十多條,而且完全開放,透過這類精簡、開放的架構為基礎,才能將複雜的物聯網架構聯結。
圖3 晶心科技技術長蘇泓萌說,RISC-V的基本指令只有四十多條,而且完全開放,可以將複雜的物聯網架構進行良好的聯結。
針對物聯網的發展趨勢,蘇泓萌解釋,IoT裝置需要有效率地處理終端蒐集到的資料、具備長效電池續航力、裝置/通訊安全性、支援雲端運算、創新的應用模式等;而開放式架構也有助於滿足未來更多創新的應用,低功耗則能彈性地進行電源管理,並提升裝置的安全性。RISC-V基金會積極嚴謹管理規格標準,並允許所有參與的會員廠商在特定領域架構(Domain-Specific Architectures, DSA)進行客製化的延伸。
而分析AIoT嵌入式系統架構與RISC-V的應用趨勢,蘇泓萌進一步說明,晶心科技已推出基於RISC-V架構的AndeStar V5系列處理器核心,包括支援Linux的AndesCore A25/AX25,可用在無人機、智慧無線通訊、網通、影像處理、先進駕駛輔助系統(ADAS)、儲存設備、深度學習等範圍;以及有高效浮點運算的AndesCore N25F/NX25F,可用於語音處裡、馬達控制、衛星導航、高精度感測器融合以及高階智慧電表等應用。
產業合作豐實產業鏈為制勝之道
AIoT的發展更強調開放與產業鏈的合作,因此本活動透過產業座談希望凝聚產業發展共識,座談主題為:開放式架構與AIoT產業雙贏策略。由交通大學教授李鎮宜擔任主持人,邀請劉炯朗、戴偉民、蘇泓萌、Cortus台灣分公司總監楊鎮源、台灣西門子數位工業總經理Tino Hildebrand與談(圖4)。對於AIoT裝置強調高效能、低功耗,必須透過彈性、可模組化的硬體架構協助,但從數以百億的終端節點來看,少量多樣與應用破碎化是主要的特色,過去大量標準化的設計架構勢必有所變革,蘇泓萌說,RISC-V的開放特性將持續吸引更多廠商加入,並壯大產業鏈。
圖4 活動透過產業座談希望凝聚產業發展共識,由交通大學教授李鎮宜擔任主持人,座談主題為:開放式架構與AIoT產業雙贏策略。
再者,開放式架構RISC-V產業鏈的建立與串連更是一大重點,戴偉民建議可以學校教育為基礎,建設像Linaro一樣的產業生態系,在各領域吸引更多廠商投入與發展,並貢獻研發成果。而在多樣化的應用領域上,Tino...
AIoT時代翩然降臨 Cortus積極插旗RISC-V解決方案
Arm在智慧手機時代取得空前的成功,幾乎獨占行動與嵌入式裝置的晶片架構,也大幅壓縮其他獨立嵌入式處理器SIP供應商的市場空間,Cortus台灣分公司總監楊鎮源表示,現在市場上獨立SIP供應商已經不多,產品與客戶經營也走向利基市場,一次性工程費用(Non-Recurring Engineering, NRE)與授權費(Loyalty)的收取近年同樣漸漸產生質變。
一直以來半導體IP的業務模式,都是以NRE與授權費為主,NRE屬於一次性開發費用,是IC與IP廠商早期合作費用,待晶片正式出貨後會依照出貨量再收取授權費,然而近年來由於Arm的獨大,獨立SIP廠NRE與授權費的收取通常都必須做出妥協,楊鎮源形容,NRE與授權費就像是一個蹺蹺板,SIP廠商現在多半只能選擇一項作為主要收入,而且就客戶的產品與應用類型有不同策略,如產業標準型的IP如藍牙、WiFi、USB這類常有版本更新的IP就以NRE為主,授權費很少甚至不收。
若是像處理器IP這種通用型的產品,客戶可能一用非常久,穩定的晶片出貨量又大,楊鎮源說,該公司IP與SIM卡的合作就是此類,合作的模式就會以收取授權費為主,NRE費用也較低。開放架構RISC-V隨著IoT興起,由於各家IP廠商底層架構一致,未來基礎架構IP將朝免授權費發展,SIP廠商需要提供更多客製化服務並努力在開放架構上進行差異化的設計,才有機會吸引客戶。Cortus在2017年以後,將自家的產品依照運算能力推出一系列以RISC-V架構為基礎的解決方案,希望能在IoT時代取得一席之地。
Cortus台灣分公司總監楊鎮源表示,開放架構RISC-V隨著IoT興起,未來基礎架構IP將朝免授權費發展。
AIoT時代翩然降臨 Cortus積極插旗RISC-V
科技產業發展到物聯網時代,數以百億計的IoT終端即將接手智慧手機,成為下世代主流的資通訊終端,站在典範轉移的關鍵時刻,指令集效能更好,生態系更加開放的RISC-V架構,被看好就是IoT終端架構的真命天子,同時吸引矽智財(SIP)廠商積極布局。
Cortus台灣分公司總監楊鎮源表示,開放架構RISC-V隨著IoT興起,由於各家IP廠商底層架構一致,未來基礎架構IP將朝免授權費發展。
相較於x86與Windows主導PC產業、RISC與Android帶領了智慧手機產業,發展中的IoT產業,軟硬體架構主流正面臨新典範建立的過程,RISC-V的開放、精簡特性頻頻被點名,也吸引非Arm架構的廠商積極投入,來自法國的SIP廠商Cortus過去就強調架構中邏輯閘精簡,並以其架構獨特性使用在重視安全的應用中,如手機SIM卡。
Arm在智慧手機時代取得空前的成功,幾乎獨占行動與嵌入式裝置的晶片架構,也大幅壓縮其他獨立嵌入式處理器SIP供應商的市場空間,過去幾年許多SIP供應商陸續遭到併購如MIPS、ARC、Tensilica等,Cortus台灣分公司總監楊鎮源表示,現在市場上獨立SIP供應商已經不多,產品與客戶經營也走向利基市場,一次性工程費用(Non-Recurring Engineering, NRE)與授權費(Loyalty)的收取近年逐漸產生質變。
一直以來半導體IP的商業模式,都是以NRE與授權費為主,NRE屬於一次性開發費用,是IC與IP廠商早期合作費用,待晶片正式出貨後依照出貨量再收取授權費,然而近年來獨立SIP廠市場空間不斷被壓縮,NRE與授權費的收取也必須做出某種程度的妥協,楊鎮源形容,NRE與授權費就像是一個蹺蹺板,SIP廠商現在多半只能選擇一項作為主要收入,而且就客戶的產品與應用類型有不同策略,如產業標準型的IP如藍牙、WiFi、USB這類常有版本更新的IP就以NRE為主,授權費很少甚至不收。
若是像處理器IP這種通用型的產品,客戶可能一用非常久,穩定的晶片出貨量又大,楊鎮源說,該公司IP與SIM卡的合作就是此類,合作的模式就會以收取授權費為主,NRE在所有服務費中比重相對低。開放架構RISC-V隨著IoT興起,由於各家IP廠商底層架構一致,未來基礎架構IP可能朝免費發展,SIP廠商需要提供更多客製化服務並努力在開放架構上進行差異化的設計,才有機會吸引客戶。
Cortus RISC-V處理器架構
IoT對過去幾年發展受到強大壓力的獨立SIP廠商帶來新的機會,尤其在中國引發一波熱潮,但IoT多樣破碎的特性也是不小的挑戰,SIP廠商需要更深入耕耘領域知識,並同時兼顧省電、精簡、易用、聯網、安全、長期支援等特性。
楊鎮源說,Cortus主力產品為32位元處理器IP,並應用在嵌入式系統為主,依照處理器的運算能力,分成1、3、5等不同系列;在2017年以後,該公司又推出一系列以RISC-V架構為基礎的解決方案,希望能在IoT時代取得一席之地。未來,也計畫發展高階64位元的處理器,產品型號為9系列,第一款產品型號為FPS69V,該架構的最終設計可能要到2019年底才會完成。