开源硬件能复制Linux传奇吗？

今年标志Linux内核发布30周年，开源软件运动基石。内核自由代码催生数百稳健、稳定、灵活Linux发行版，创造创新可靠传奇。

鑑于此成功，开源理念能否应用于硬件？指令集架构（ISA）如RISC-V能否作为开源硅片繁衍基础，镜像Linux对软件角色？

答案是肯定也是否定。

RISC-V确实是开放标准，提供构建产品所需自由、灵活性、速度。然而硬件固有更复杂，涉及堆栈多层，不像发布软件包那么简单。

为探究此问题，我们调研RISC-V生态系统关键利益相关者——含OpenHW Group、RISC-V International、NXP Semiconductors、Andes Technology。其见解凸显与开源软件相似处、识别硬件采用障碍、强调活跃社区和生态系统重要性。

质量与支持生态系统至关重要

OpenHW Group总裁兼CEO Rick O’Connor将RISC-V比作Linux内核：“RISC-V ISA如Linux初期内核，其他开源软件项目从中衍生。”他补充ISA是硬件生态系统生长种子。

Rick O’Connor

O’Connor警示质量仍是重大障碍。“若在大批量SoC公司工作，不能简单采用大学衍生核心宣称生产就绪。”为解决此，OpenHW Group倡导开放验证流证明质量可靠性，给大批量制造商信心媲美内部开发。

他也澄清RISC-V International误解，该基金会监督ISA规范。“基金会不开发核心；定义指令集架构。采用可商业、开源、闭源、营利、非营利，支持多种逻辑捕获语言。”

O’Connor强调OpenHW Group关注超越核心设计。“我们开发异构集群计算制品，实现多样SoC尺寸、聚类不同核心类型、加速器、自定义模块。”这符合RISC-V承诺让任何人无合同约束拼装核心。

他指出ISA已释放“创新新前沿”，允许开发者从零构建。“我们挑战是建立五六个RISC-V可持续核心家族。”

Rob Oshana

NXP Semiconductors研发软件工程副总裁Rob Oshana类比：“Linux是实际源代码，成千上万开发者通过Linux Kernel Archives协作贡献。”他强调RISC-V International拥有规范非实现，OpenHW Group填补空白提供免费、开源、免版税实现和附属材料，犹如Linux Foundation。

社区支持而非仅规范必不可少

开源依赖社区参与。“仅把东西放Git仓库称‘开源’不够，”Oshana争辩。“社区必须培育、照料、增长项目。”他指出OpenHW Group核心成功因集体构建核心、开发板、软件、参考平台。

Oshana呼吁持续工程投入和最佳实践。“每个发行版独特，但成功取决于可靠硬件工具集和清晰维护者角色——类似Linux上游流程。”

Mark Himelstein

RISC-V International CTO Mark Himelstein呼应此观点：“Linux采用非仅因技术优越；因社区和支持。RISC-V上，我认为我们正轨成为硬件界Linux。”

硬件比软件更复杂

硬件多层堆栈增加复杂性。“如今超95%硅片量产用基于Verilog工具流和商业验证基础设施生产验证，”O’Connor注记。“鼓励采用，核心须无缝集成现有商业工具链。”

SoC厂商典型用SystemVerilog通用验证方法学（UVM）。“我们不尝试强迫新方法学，”O’Connor说。“若想开源块RTL采用，它们须能放入熟悉UVM环境。”

他强调硅制造物理——工艺配方、库、CAD工具、GDSII掩模、验证软件——皆重专利。“以开源实现替换整个堆栈对任何商业公司不现实。”

OpenHW Group创始人决定不为RISC-V核心建专有生态系统。相反，目标提供开源硬件构建块促进异构集群和自定义加速器，同时利用商业工具确保高信心。

O’Connor预测开源FPGA即将出现，继之开源SoC。

商业视角

Andes Technology展示商业公司如何整合开源基础设施。台湾公司推出多款RISC-V处理器并宣布客户实现。

除为SK Telecom和Renesas设计核心，Andes近期披露开发5G基站芯片初创公司EdgeQ将使用Andes授权RISC-V核心加自定义扩展，交付开放、可编程5G平台集成AI。扩展允许EdgeQ定制指令集获当前无线方案缺失性能、特性、功耗。

Frankwell Lin

Lin解释：“RISC-V是硬件描述开源ISA，非开源核心。公司合作标准但商业竞争。”他补充Andes平衡十年专有核心专长与90%转向RISC-V开发。

Lin指出硬件有其他开放标准——Verilog、PCIe、USB、OpenCL、OpenCV、Bluetooth、Wi-Fi——常由行业领袖商定。随更多开源硬件工具涌现，问题是否需类Linux内核基金会推动采用。社区参与和企业贡献至关重要。

尽管如此，设计工具和生产设备巨额投资使开源硬件具挑战性。硬件模块须与现有工具链集成管理各设计层更大复杂性。

>>> 本文原发于姊妹站EE Times。

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