2016:期盼IP发展能有更多新火花

作者: Chris Rowen,Cadence IP事业群技术长

商用IP已成为当今SoC设计公认的主流,很难想像若没有广大IP供应商生态系统所提供的高品质处理器、DSP、汇流排架构、DDR控制器、记忆体巨集、标准元件、I/O控制器、高速PHY与主要类比介面,大部份现今各大电子平台是否仍会存在。而2016年商用IP是否也将如同以往,各家供应商只期望在各方面推进一点就好?答案是对、也是不对。

我们应该都能预期全球电子创新周期的发展趋势——更高的产品密度、更多晶片、更多业界标准、更多IP功能区块(IP blocks)、更好的工具,也少不了价格、功耗、效能及产品差异化等各方面持续的压力。但仅此而已吗?这样就是创新了吗?我认为不是,2016 年,我们应该期盼一些惊喜。

我们来谈谈四个相关领域:IP与IoT、IP与视觉功能、IP与类神经网路,以及IP与摩尔定律(Moore’s Law)。

IP与IoT

物联网(IoT)在过去两年甚为流行,但业界现在才刚开始瞭解什么样的产品具有销售意义。消费性IoT产品最受欢迎,但许多早期‘可穿戴式’装置正躺在最上层抽屉中累积灰尘。而像车载资通讯等的IoT交通运输及商业生产应用,虽然可汇集车辆、农场及工厂资讯,因而起步较快速,但可能无法推动某些IoT宣传中所见的惊人销量。IoT的成熟度及成长率在某些方面会推动半导体市场,大致说明一下有以下三个层级。

首先,底层市场主要是在装置中使用低采样率感测器、低工作周期及相对简单的软体,基本IP如微控制器、类比介面、低位元速率无线数据机、内建于晶片上的RAM和快闪记忆体,以及简易安控,即可满足这些晶片的需求。单位销量或许很大,但因需求可能相当普通,所以不会有太多的特殊设计。

其次,中阶平台将可支援更高的采样率介面,包含麦克风、多种动作感测器及更高效能的无线功能。除了微控制器外,这些设计通常会采用大量的DSP、堆叠式DRAM及快闪记忆体晶粒,用来提供储存功能、更丰富的无线电种类或更佳的有线连网。每个设计的出货量可能较少,但会有较多的特殊设计种类成长,藉此满足多样且具挑战性的功能。

第三个是要求最为严苛的高阶IoT平台,需支援IoT中使用摄影机观察环境、识别人员,并侦测活动模式等用途的快速成长需求。此种以影像为主的平台将会导致各种技术层面消耗的资源以数量级的规模成长,其中包括运算、记忆体、有线连线及回传至云端。所需IP也会不同,包括高阶CPU、视觉DSP的广泛使用、先进DDR介面,以及超高速无线网路和行动数据机。这些高阶平台亦会促使IP需求的主要焦点放在IP本身的功能安全性、系统备援和复原方式、效能监控与远端安全升级等IP强固性的支援上。

便利型的消费性IoT装置可促使单位销量增加,但‘身负重任’的IoT应用将是高价值IP背后最大的推手。

IP与视觉功能

与IoT相关的视觉功能主题几乎都能延伸到每个半导体终端使用者环节,监视和车用视觉系统是最明显的例子,人员追踪、撞击回避、适应性车道追踪及环景显示等视觉功能,在接下来的五、六年将更普及。但视觉功能很快就转型为出人意表的用途,手机和平板电脑将采用真正的视觉辨识,应用在扩增实境(VR)与进阶的社群网路上,而消费性装置则利用视觉功能进行使用者辨识、视线追踪以及手势控制。工业用途则会将此功能用于检验及监控。此后,要列举未采用视觉功能的产品可能还比较容易呢!

视觉系统将直接采纳视觉处理器及GPU的设计,但视觉功能的需求亦将会影响晶片内互连介面、DDR和快闪记忆体控制器,以及如USB及PCI Express (PCIe)等的高速序列介面。

IP与类神经网路

或许最令人意外的系统架构转型是类神经网路运算将被快速应用在多种嵌入式系统中。类神经网路正引起影像辨识、语音输入、网路流量分析、自然语言翻译及其他种类即时大数据(big data)处理等应用设计原理的革新;类神经网路具备庞大的运算及频宽需求——用数位电路实现类似动物大脑功能的强固、分层、可再训练——需要IP在各种运算效率上有巨大突破。特制的类神经运算核心必须能突破每瓦一兆个浮点或整数乘法运算的门槛,与现今处理器和GPU相比,能源效率等级高出20倍,加上汇流排架构频宽、多核心支援及记忆体频宽的对应改善,将有机会发展出崭新的IP类别。

IP与摩尔定律

可以预见摩尔定律会在2016年再次被宣告失效,但同时我也预见‘摩尔定律的余威’会继续适用在制程迈向7nm以下时,电路密度、成本与能源等的效率改善稳定速度。没错,走在科技最前端的超精密SoC设计虽然建构昂贵,但其可程式化及系统扩张度也更高,也因此昂贵晶片平台最大部分的投资将转向软体。这些软体导向架构将发展与适应在全新的技术需求及商业模式上。

因此,在摩尔定律无法预料的长寿之中,IP的发展除了原先的定位角色之外,将会朝双重方向演进:其一,IP将会发展为应用导向的解决方案,不再只是为解决系统基本功能区块需求而建构,而是涵盖终端应用系统的基本运算、介面及通讯等功能。其二,IP将会具备丰富的软体,包含验证环境、API、驱动程式、程式库及应用程式(含第三方应用程式),围绕着底层硬体IP加以封装;让使用者利用其便利性及效能,并缩短上市时间、降低风险与减少所需人物力。

基于上述,今年会是一个令人兴奋的一年!

来源:老杳吧

--电子创新网--
粤ICP备12070055号