开放性硬件趋势能否蔓延至芯片领域?

在位于美国矽谷的小办公室里, windell h. oskay 梦想著有一天开放式处理器或soc将点燃创新的熊熊烈火。
oskay目前担任开放性硬件协会(open source hardware association,oshwa)的副主席,该协会是一个在2012年成立的非营利教育组织:“在开放性硬件的世界里,我最感到兴奋的就是开放性处理器核心;举例来说,开放性处理器设计就能被实现于fpga的韧体中。”
今日的很多开放性硬件设计,像是oskay自己的小公司所销售的套件,是以 arduino 或 raspberry pi 主机板为基础;所谓的创客(maker)能接触并打造电路板等级架构,但其上的atmel avr或其他处理器他们就无法插手。
oskay在他开设的商店evil mad scientist接受采访时表示:“当开放性概念越来越普遍,应该可能让设计在各个层面更趋向开放,”这间小小店铺贩卖他针对开放性硬件爱好者、以及教育应用所打造的相关产品与工具套件。
开放性硬件除了对像是oskay这种死忠创客来说就是很酷:“也有很多其他潜在优势──包括政治上与经济上的;”他解释,例如开放性硬件能规避古巴、海地、北韩、伊朗等地的出口限制与禁运:“你会对那些实际障碍感到惊讶。”
在经济方面,开放性硬件能让技术人员打造价格低廉的设备,为学校与发展中国家开了一扇门;举例来说,有人如果打算在非洲的尼日利亚(nigeria)建立一个小型的商业或是学术实验室,但没有足够的经费购买设备,开放性硬件设计就能达成他的愿望,能以低廉的价格制作出便宜的设备:“我们常常听到这样的故事。”
开放性晶片有可能会点燃热潮,但不会这么快。近十年前,之前的sun microsystems就开放了其sparc处理器,但却没有得到显著的市场接受度;最近ibm也透露将开放power处理器架构,但到目前为止仅有一家中国业者对成为其客户表示兴趣。
有一个为执行linux平台之开放性asic筹募资金的产业团体open core组织,但到目前为止仅有452位支持者,募到2万2,742美元,距离百万美元甚至是能生产一颗晶片所需的成本还非常遥远。而虽然大型半导体业者都投入了提供开放性硬件参考设计的行列,他们对于自家的晶片ip仍然非常小心保护。
举例来说,atmel与broadcom并没有开放它们被应用于arduino与raspberry pi主机板的处理器;最近intel也发表了可相容于arduino的开放性galileo主机板,但是上面采用的quark晶片架构并没有公开。
“整个晶片产业的经营模式仍是保护并销售ip”oskay认为,要突破现状还有待一家新创公司或是像open cores这样的组织来带头:“软件组织也可能为处理器打造开放性核心,并有一个能销售驱动程式以支持其营运的生意模式。”
oskay表示,就像硬件的red hat那样,很多这类的案例都是由经费有限的一小群人开始的,然后吸引越来越多人的兴趣,它就成功了。不过生产开放性晶片可能不会太受到欢迎,因为成本高昂;soc会是开放性硬件最大的对立面之一。
通常采购soc的客户通常只会取得应用程式接口(api)以及一小部分的二进制编程软件,甚至是付费客户都还不一定能取得完整的晶片规格表。oskay表示,在半导体领域之外,有一群来自广泛领域的工程师正准备开始探索开放性硬件系统,包括汽车、家电以及测试仪器。
举例来说,美国凤凰城的local motors 让人们设计打造自己的车辆,包括轿车与摩托车;oskay指出:“我有一个朋友自己设计了一辆电动跑车。”其他的开放性硬件设计专案包括摄影机、自动化生产设备、研磨机,以及机器人、无人驾驶飞机、3d印表机等等。
“开放性硬件活动数量非常多,但还缺乏一个中心组织”这也是oskay所代表的oshwa希望在未来扮演的角色。目前开放性硬件运动也少了一个游说团体,虽然oshwa也针对与立法机关进行会议提供指导,主要是锁定在教育方面。
oskay 表示,政府能为开放性硬件专案所需的人力与材料提供研发贷款,也能提供机制来保护开放性硬件的智慧财产以及责任义务;他指出,虽然游说活动让一切事情变得更困难了一些,但开放性硬件倡导者拥有自己的游说团体是合理的发展,而且好消息是这样的活动催生了一系列开放性工具。
evil mad scientist采用支援macs、windows与linux平台的pcb设计软件geda进行设计,现在则有更新的工具kicad,窜起的速度非常快且比geda更受欢迎;oskay表示,设计工具非常重要,开放性硬件的核心就是透过能分享的方式来释出原始设计档案,让其他人也能制作、修改、复制并销售其设计。

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