IC行业是否会出现硬件标准化,个性功能通过软件实现的趋势

许永硕 2019/05/18 05:17

在Gartner的技术成熟度曲线上,物联网已经连续两年(2014,2015)保持在期待度峰值(Peakof Inflated Expectations)阶段,各种分析报告对物联网行业普遍看好。很多分析报告对未来的联网设备数量做出了非常乐观的预测,比如摩根斯坦利的报告,预计在2030年联网设备数量将超过100亿。当然麦肯锡的报告预测在2020年联网数量将超过500亿。

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无论未来联网数量是500亿也好,100亿也好,总之未来联网设备的数量会非常大,这么多联网的设备就带来了如何降低功耗,如何获得大量的联网设备开发人员两个难题,如果这两个问题不解决,联网设备的大规模使用便不可能实现。

1、硬件集成电路化,芯片功能集成化将降低功耗?大量设备的联网,必然会带来对联网设备较低的能耗要求。

因为有线联网布线的成本高,使用不便捷,未来联网设备为了使用方便,必然要求其使用无线联网,甚至要求供电的无线化,这样就要求设备通过电池供电。而通过电池供电的产品,充电或者换电池的频率高是制约联网设备的一个重要瓶颈。

如何降低功耗呢?

降低电子产品的导线长度可以降低功耗,而最能降低功耗的方法是电子产品的微电子化,也就是电路通过集成电路实现。单一功能芯片与外围模组功能完成一个功能的模式将不适应物联网的发展需求。而物联网时代对芯片的要求是功能更加集成化。

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芯片的集成化将驱动成本降低与性能提升(包括降低功耗)等方面。未来芯片将集成微处理,存储,通讯,多媒体等多种功能,一个芯片的功能,类似于一个早期的微型机的功能。

1、硬件标准化,更多功能通过软件实现,将降低开发对人员能力要求,解决开发人员稀缺的难题。

微电子行业是中国技术比较薄弱的方面,中国微电子行业人才稀缺,而微电子学需要对电子学、集成电路、电子线路、信号处理、软件都有要求,随着未来联网设备的增加,必然要求有对微电子领域更多的人才需求。而通过硬件标准化、通过软件实现更多的功能,将有效促进微电子领域的社会分工,将软硬件开发人员通过标准的接口分离,实现微电子行业内的分工,降低对于微电子行业开发人员的能力要求,使没有经验的开发人员可以快速成长成为开发人员,解决人才瓶颈。

集成化、硬件标准化、功能通过软件实现,是硬件产品的发展趋势。

从电脑、到智能手机的发展看,都有集成化,硬件标准化,功能能够通过软件实现的趋势。

在电脑发明之前,每个硬件的设计都是针对性设计的,每个功能都是通过硬件来实现的。个性化的产品成本很高,而电脑是将通用的功能,运算(处理)、存储、人机界面等通用功能集成起来,借助标准的总线,通过操作系统,在操作系统上通过软件实现更加丰富的功能。由于有标准的总线,可以外挂非常多的外设:打印,音频,视频,通讯等实现丰富的功能。

电脑就是一个功能集成化的产品,硬件标准化,而丰富的功能通过软件来实现

智能手机替代的手机过程,也是通用功能集成化之后,硬件标准化,在操作系统上,通过软件实现丰富的个性化功能。苹果手机虽然每次都只发布一款或者两款产品,可以说是硬件产品非常的一致,但苹果手机在刚刚推出时,确是个性化最强的手机,因为苹果手机可以通过苹果的App Store下载丰富的个性化的软件,来满足自己个性化的需求。

智能手机也是硬件标准化,丰富的功能通过软件来实现。

 功能集成化、硬件标准化,功能通过软件实现在物联网领域是否是一个趋势呢?

现在可以看得到的例子有几个:

1、 特斯拉:特斯拉汽车类似于苹果手机,特斯拉车型并不多,但很多功能都是通过软件实现的。当汽车检测到设计缺陷时,只要下载固件就可以解决。

2、谷歌发布Brillo操作系统,公布物联网通讯层协议Weave。

3、上海庆科在2014年最早推出了物联网操作系统MICO,应用于通讯模组。

4、华为推出LiteOS,并开始构筑开放的生态体系。

以上例子都是硬件标准化,在标准化的硬件上通过操作系统这个分层,在软件与硬件之间建立一个接口,从而降低了软件开发的难度,可以让更多的开发者参与开发,丰富了软件产品。而软件的可重用性强,可以借助动态链接库、软件包、接口、开源等多种模式重用,丰富了软件的生态。

无论是PC当年的繁荣、苹果的iOS生态体系都是因为开发门槛低,开发者数量多,软件可重用从而带来当时的繁荣。

在芯片领域会不会也重复PC,智能手机的趋势:集成化、硬件标准化,个性功能通过软件来实现呢?笔者在2014年就曾经推断,未来IC领域也会是这个趋势?

 笔者的推断在2015年得到证实:2015年Marvell推出了Mochi,按Marvell介绍,Mochi是可以像搭积木一样设计芯片的标准。实际上对比PC时代,Mochi就像是PC时代的总线,它连接了处理器(北桥),存储,和外设(南桥),包括网络,无线,多媒体。

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Mochi类似于总线,而总线是硬件的标准。芯片的操作系统是什么呢?

按照PC时代,应该会有操作系统与Mochi合作,而对应的物联网操作系统有Brillo,LiteOS,Mico,HomeKit(把它定义为类操作系统吧),因为物联网时代,物联网设备的品类差异非常大:机顶盒这些设备的处理量实际上不会比计算机的小,这类需要brillo这样处理能力强的操作系统(实际上就是Android操作系统去掉UI处理的操作系统)。也有Mico,LiteOS这些处理量非常小,用于可穿戴等非常小的设备上的操作系统。

因为物联网操作系统的多样性,Mochi与物联网操作系统之间的处理就需要多一个支撑平台。

而Marvell就搭建了Andromeda BOX平台,包括三大要素:核心技术平台,端到端平台,生态系统

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为了支撑这个软件平台,Marvell专门成立了Seeds团队,负责平台的支持。

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Mavell的Mochi产品与Seeds团队是否可以在物联网时代重复PC时代Intel的故事?笔者特别期待!

在笔者的判断中,如果芯片不出现一个标准的硬件平台,不出现类似于操作系统的软件平台,未来IC产业受开发人员的限制,受功耗限制而很难爆发。只有在这两个瓶颈突破之后,智能联网设备才会大规模爆发。

许永硕
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