物聯(lián)網(wǎng)、AI打開定制化SoC“芯”大門

　　如果沒有看過Simon Sinek在TED上的關(guān)于激勵措施的演講，我推薦你去看一下這短短二十分鐘的演講視頻。這段視頻涵蓋了大多數(shù)公司無法解決的最基本的問題：如何與客戶保持聯(lián)系。

　　通常情況下，公司更加關(guān)注與自身的產(chǎn)品。這些產(chǎn)品采用了哪些先進(jìn)的技術(shù)、與競爭對手相比有沒有價格優(yōu)勢、有沒有創(chuàng)新點(diǎn)等等。但是他們往往忽視了一個最基本的問題，也是保證成功銷售最重要的問題：為什么他們要提供這個產(chǎn)品?

　　想要回答這個問題，首先就要了解產(chǎn)品和市場之間的差距。創(chuàng)造營收是我們想要的結(jié)果，但并不是公司存在的唯一目的。

　　計算平臺：系統(tǒng)模塊(SoM)

　　“我們提供的可以定制化的產(chǎn)品SoM，包含SoC、內(nèi)存、電源電路、操作系統(tǒng)和BSP等多個部分，所有這些可定制的模塊都可以幫助客戶建立一個更加健全的嵌入式開發(fā)平臺。”

　　這樣的產(chǎn)品是不是聽起來很令人興奮?世事無絕對。事實(shí)上這種產(chǎn)品并沒有吸引客戶太多的關(guān)注。問題出在哪里呢?我們又能如何改進(jìn)銷售技巧呢?

　　“你想在降低開發(fā)成本和風(fēng)險的同時，加快下一代嵌入式產(chǎn)品的研發(fā)上市時間嗎?那么我們就可以為你提供一些有趣的產(chǎn)品。”

　　從客戶的角度來看，我們應(yīng)當(dāng)為客戶提供一些比較有趣的例子、能夠吸引客戶的好奇心的話語。而不是像我們開頭說的那樣——SoM，這樣的專業(yè)性術(shù)語對于很多人來說，是難以理解的。有趣而非難以理解，這才是好的辦法。

　　能夠定制化的SoC產(chǎn)品在半導(dǎo)體市場并不是什么新奇的概念。但是對于最新的行業(yè)趨勢和應(yīng)用發(fā)展來說，定制化的SoC卻是一個熱點(diǎn)需求。無論是技術(shù)研究人員還是營銷人員，希望下面的內(nèi)容能夠更好的幫助大家改進(jìn)技巧。

　　打破固有價值體系 物聯(lián)網(wǎng)、AI打開定制化SoC“芯”大門

　　為什么需要定制化芯片

　　首先讓我們探討一些行業(yè)動態(tài)、客戶的期望和動機(jī)對于SoC定制化的推動作用。

　　五十年以來，摩爾定律的提出保證了器件在降低成本和功耗的同時獲得性能的提升。隨著時間的推移，性能增強(qiáng)和功耗優(yōu)化是顯而易見的。

　　但是近年來，摩爾定律所提供的這種保證正在逐漸受到挑戰(zhàn)。

　　隨著先進(jìn)的工藝節(jié)點(diǎn)趨于極限，設(shè)計變得復(fù)雜，導(dǎo)致商業(yè)化的時間延長，成本效益不再得到保證。但是如果采用定制化SoC的方式的話，在性能提升和功耗降低的情況下，就可能不會提升任何成本。

　　對于成本更加敏感的物聯(lián)網(wǎng)市場似乎更需要定制化SoC。

　　隨著智能手機(jī)的普及，物聯(lián)網(wǎng)將是下一個推動半導(dǎo)體行業(yè)迎來爆發(fā)和增長的浪潮。問題在于，物聯(lián)網(wǎng)不是單一的產(chǎn)品，而是一個同時擁有產(chǎn)品和服務(wù)的生態(tài)系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)中的每一個產(chǎn)品都扮演著重要的角色。

　　但是至于產(chǎn)品到底扮演何種角色，并不是又供應(yīng)商決定的，而是由最終用戶決定的，也是最終用戶決定了物聯(lián)網(wǎng)成本優(yōu)化、生產(chǎn)率、安全性和便利性。

　　例如，在工廠中，如何減少系統(tǒng)的停機(jī)時間提升生產(chǎn)效率。工廠就需要根據(jù)自身的詳細(xì)情況和需求設(shè)置物聯(lián)網(wǎng)每一個節(jié)點(diǎn)的分布情況，以便減少工廠的停機(jī)維護(hù)時間。而工廠也可以從每一個物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)收集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)測故障、提升生產(chǎn)效率的目的。

　　這些物聯(lián)網(wǎng)終端節(jié)點(diǎn)的功能是由特定用戶和特定應(yīng)用程序所決定的。即便是同樣的終端節(jié)點(diǎn)，在不同的行業(yè)環(huán)境下也具有不同的功能。

　　可定制化的SoC則能夠很好的解決這些問題。

　　競爭優(yōu)勢

　　傳統(tǒng)的SoC可以雖然幫助大多數(shù)公司根據(jù)自身的需求和情況設(shè)計符合要求的產(chǎn)品，但是提供的解決方案都是大相徑庭的。這種情況下，如何才能夠拉開與其他競爭對手的差距呢?答案就是軟件。但是軟件的創(chuàng)新并非那么簡單，而且軟件功能的復(fù)制與抄襲比硬件要簡單的多。

　　定制化的SoC如何解決這一問題呢?企業(yè)可以在基礎(chǔ)固件的基礎(chǔ)上，根據(jù)自己的要求來定制化的采用固件和底層IP，這種基于硬件的設(shè)計對于很多企業(yè)來說，抄襲起來并不是那么容易，需要的時間也更長。

　　另一方面，傳統(tǒng)的SoC就像自助餐一樣，在支付了一定的費(fèi)用之后，你可以在提供的菜式中選擇自己需要的，而不能夠根據(jù)自己的口味和喜好進(jìn)行點(diǎn)餐，這在很大程度上可以減少點(diǎn)餐和訂單所單來的成本。

　　而定制化SoC則可以減少BOM的成本，客戶根據(jù)需求選擇硬件，BOM成本的減少，可以大幅度降低成本。

　　這種芯片在人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域也有著巨大的潛力。可以肯定的是，在未來，我們會看到更多類似的產(chǎn)品。

　　許多公司都在嘗試開發(fā)用于人工智能的定制化芯片。例如，特斯拉就在開發(fā)定制化芯片，用于先進(jìn)的計算機(jī)視覺和機(jī)器智能，以實(shí)現(xiàn)無人駕駛汽車的目標(biāo)。谷歌推出的用于AI的TPU芯片和英偉達(dá)推出用于AI的GPU都是定制化的例子。也有消息顯示，蘋果正在考慮研發(fā)用于iPhone的AI智能芯片。

　　定制SoC的推動者

　　在這一部分中，將重點(diǎn)介紹定制SoC的推動者。

　　RISC-V

　　RISC-V包含一個非常小的基礎(chǔ)指令集和一系列可選的擴(kuò)展指令集。最基礎(chǔ)的指令集只包含40條指令，通過擴(kuò)展還支持64位和128位的運(yùn)算以及變長指令，其他以完成的擴(kuò)展包括了乘除運(yùn)算、原子操作、浮點(diǎn)運(yùn)算等，正在開發(fā)中的指令集還包括壓縮指令、位運(yùn)算、事務(wù)存儲、矢量計算等。指令集的開發(fā)也遵循開源軟件的開發(fā)方式，即由核心開發(fā)人員和開源社區(qū)共同完成。

　　RISC-V指令集是一個“活”的、現(xiàn)代的、沒有專利問題和沒有歷史包袱的全新指令集，并且以BSD許可證發(fā)布。任何公司都可以在自己的產(chǎn)品中免費(fèi)使用，而修改也無需再開源。

　　ARM

　　ARM是全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體知識產(chǎn)權(quán)(IP)提供商。全世界超過95%的智能手機(jī)和平板電腦都采用ARM架構(gòu)。ARM設(shè)計了大量高性價比、耗能低的RISC處理器、相關(guān)技術(shù)及軟件。2014年基于ARM技術(shù)的全年全球出貨量是120億顆，從誕生到現(xiàn)在為止基于ARM技術(shù)的芯片有600億顆。技術(shù)具有性能高、成本低和能耗省的特點(diǎn)。在智能機(jī)、平板電腦、嵌入控制、多媒體數(shù)字等處理器領(lǐng)域擁有主導(dǎo)地位。

　　打破固有價值體系

　　在我看來，定制化的SoC將會破壞現(xiàn)有的無晶圓廠半導(dǎo)體價值體系。通常情況下，諸如高通、英偉達(dá)、NXP這樣的SoC設(shè)計公司會基于一些已經(jīng)授權(quán)的CPU IP(ARM，MIPS等)等來設(shè)計產(chǎn)品，再通過臺積電這樣的晶圓代工廠來進(jìn)行制造。

　　這種通過代工來進(jìn)行生產(chǎn)的模式，最大程度的降低了IP設(shè)計公司的實(shí)體經(jīng)濟(jì)成本，最大化了規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益。

　　定制化的SoC則能夠打破這種SoC設(shè)計公司和晶圓代工廠形成的完整的價值體系，廠商可以根據(jù)自己的需求，繞過SoC設(shè)計公司，直接與IP供應(yīng)商打交道，來設(shè)計滿足需求的產(chǎn)品。

　　在定制化的SoC中，設(shè)計師可以根據(jù)自己的應(yīng)用需求，將IP、模擬傳感器、混合信號、DSP、加速器等進(jìn)行自由組合，這也使得設(shè)計者能夠在硬件設(shè)計層面做更多的事情，而不是僅僅在軟件方面做簡單的設(shè)計。

　　定制化SoC這種方式，將能夠推動硬件向著更安全、更少內(nèi)存占用、更高性能和低功耗的方向加速前景，而不是單純只依賴幾家廠商。

　　結(jié)論

　　新興的物聯(lián)網(wǎng)市場和AI對于定制化SoC需求將為這一市場提供巨大的發(fā)展動力。過去的十年中，隨著智能手機(jī)的發(fā)展，智能手機(jī)用SoC也迎來了前所未有的增長。

　　然而，未來我們將看到更多的SoC在物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等應(yīng)用上的使用，甚至在某些特定領(lǐng)域，定制化的SoC將會發(fā)揮主導(dǎo)作用。

　　就像過去SoC的發(fā)展一樣，產(chǎn)業(yè)的起步和成本優(yōu)勢推動了傳統(tǒng)SoC的發(fā)展，那么在未來可以定制化的SoC在成本、性能和功耗的結(jié)合下能否替代傳統(tǒng)SoC呢?