2016：期盼IP發(fā)展能有更多新火花

　　商用IP已成為當今SoC設計公認的主流，很難想像若沒有廣大IP供應商生態(tài)系統(tǒng)所提供的高品質處理器、DSP、匯流排架構、DDR控制器、記憶體巨集、標準元件、I/O控制器、高速PHY與主要類比介面，大部份現(xiàn)今各大電子平臺是否仍會存在。

　　我們應該都能預期全球電子創(chuàng)新周期的發(fā)展趨勢——更高的產(chǎn)品密度、更多晶片、更多業(yè)界標準、更多IP功能區(qū)塊(IP blocks)、更好的工具，也少不了價格、功耗、效能及產(chǎn)品差異化等各方面持續(xù)的壓力。但僅此而已嗎?這樣就是創(chuàng)新了嗎?我認為不是，2016 年，我們應該期盼一些驚喜。

　　我們來談談四個相關領域：IP與IoT、IP與視覺功能、IP與類神經(jīng)網(wǎng)路，以及IP與摩爾定律(Moore’s Law)。

　　IP與IoT

　　物聯(lián)網(wǎng)(IoT)在過去兩年甚為流行，但業(yè)界現(xiàn)在才剛開始瞭解什么樣的產(chǎn)品具有銷售意義。消費性IoT產(chǎn)品最受歡迎，但許多早期‘可穿戴式’裝置正躺在最上層抽屜中累積灰塵。而像車載資通訊等的IoT交通運輸及商業(yè)生產(chǎn)應用，雖然可匯集車輛、農(nóng)場及工廠資訊，因而起步較快速，但可能無法推動某些IoT宣傳中所見的驚人銷量。IoT的成熟度及成長率在某些方面會推動半導體市場，大致說明一下有以下三個層級。

　　首先，底層市場主要是在裝置中使用低采樣率感測器、低工作周期及相對簡單的軟體，基本IP如微控制器、類比介面、低位元速率無線數(shù)據(jù)機、內(nèi)建于晶片上的RAM和快閃記憶體，以及簡易安控，即可滿足這些晶片的需求。單位銷量或許很大，但因需求可能相當普通，所以不會有太多的特殊設計。

　　其次，中階平臺將可支援更高的采樣率介面，包含麥克風、多種動作感測器及更高效能的無線功能。除了微控制器外，這些設計通常會采用大量的DSP、堆疊式DRAM及快閃記憶體晶粒，用來提供儲存功能、更豐富的無線電種類或更佳的有線連網(wǎng)。每個設計的出貨量可能較少，但會有較多的特殊設計種類成長，藉此滿足多樣且具挑戰(zhàn)性的功能。

　　第三個是要求最為嚴苛的高階IoT平臺，需支援IoT中使用攝影機觀察環(huán)境、識別人員，并偵測活動模式等用途的快速成長需求。此種以影像為主的平臺將會導致各種技術層面消耗的資源以數(shù)量級的規(guī)模成長，其中包括運算、記憶體、有線連線及回傳至云端。所需IP也會不同，包括高階CPU、視覺DSP的廣泛使用、先進DDR介面，以及超高速無線網(wǎng)路和行動數(shù)據(jù)機。這些高階平臺亦會促使IP需求的主要焦點放在IP本身的功能安全性、系統(tǒng)備援和復原方式、效能監(jiān)控與遠端安全升級等IP強固性的支援上。

　　便利型的消費性IoT裝置可促使單位銷量增加，但‘身負重任’的IoT應用將是高價值IP背后最大的推手。

　　IP與視覺功能

　　與IoT相關的視覺功能主題幾乎都能延伸到每個半導體終端使用者環(huán)節(jié)，監(jiān)視和車用視覺系統(tǒng)是最明顯的例子，人員追蹤、撞擊回避、適應性車道追蹤及環(huán)景顯示等視覺功能，在接下來的五、六年將更普及。但視覺功能很快就轉型為出人意表的用途，手機和平板電腦將采用真正的視覺辨識，應用在擴增實境(VR)與進階的社群網(wǎng)路上，而消費性裝置則利用視覺功能進行使用者辨識、視線追蹤以及手勢控制。工業(yè)用途則會將此功能用于檢驗及監(jiān)控。此后，要列舉未采用視覺功能的產(chǎn)品可能還比較容易呢!

　　視覺系統(tǒng)將直接采納視覺處理器及GPU的設計，但視覺功能的需求亦將會影響晶片內(nèi)互連介面、DDR和快閃記憶體控制器，以及如USB及PCI Express (PCIe)等的高速序列介面。

　　IP與類神經(jīng)網(wǎng)路

　　或許最令人意外的系統(tǒng)架構轉型是類神經(jīng)網(wǎng)路運算將被快速應用在多種嵌入式系統(tǒng)中。類神經(jīng)網(wǎng)路正引起影像辨識、語音輸入、網(wǎng)路流量分析、自然語言翻譯及其他種類即時大數(shù)據(jù)(big data)處理等應用設計原理的革新;類神經(jīng)網(wǎng)路具備龐大的運算及頻寬需求——用數(shù)位電路實現(xiàn)類似動物大腦功能的強固、分層、可再訓練——需要IP在各種運算效率上有巨大突破。特制的類神經(jīng)運算核心必須能突破每瓦一兆個浮點或整數(shù)乘法運算的門檻，與現(xiàn)今處理器和GPU相比，能源效率等級高出20倍，加上匯流排架構頻寬、多核心支援及記憶體頻寬的對應改善，將有機會發(fā)展出嶄新的IP類別。

　　IP與摩爾定律

　　可以預見摩爾定律會在2016年再次被宣告失效，但同時我也預見‘摩爾定律的余威’會繼續(xù)適用在制程邁向7nm以下時，電路密度、成本與能源等的效率改善穩(wěn)定速度。沒錯，走在科技最前端的超精密SoC設計雖然建構昂貴，但其可程式化及系統(tǒng)擴張度也更高，也因此昂貴晶片平臺最大部分的投資將轉向軟體。這些軟體導向架構將發(fā)展與適應在全新的技術需求及商業(yè)模式上。

　　因此，在摩爾定律無法預料的長壽之中，IP的發(fā)展除了原先的定位角色之外，將會朝雙重方向演進：其一，IP將會發(fā)展為應用導向的解決方案，不再只是為解決系統(tǒng)基本功能區(qū)塊需求而建構，而是涵蓋終端應用系統(tǒng)的基本運算、介面及通訊等功能。其二，IP將會具備豐富的軟體，包含驗證環(huán)境、API、驅動程式、程式庫及應用程式(含第三方應用程式)，圍繞著底層硬體IP加以封裝;讓使用者利用其便利性及效能，并縮短上市時間、降低風險與減少所需人物力。

　　基于上述，今年會是一個令人興奮的一年!