[原創] 我們為什麼需要定製化晶元|半導體行業觀察

來源：本文由半導體行業觀察翻譯自praxthoughts ， 謝謝。

如果沒有看過Simon Sinek在TED上的關於激勵措施的演講，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公司無法解決的最基本的問題：如何與客戶保持聯繫。

通常情況下，公司更加關注與自身的產品。這些產品採用了哪些先進的技術、與競爭對手相比有沒有價格優勢、有沒有創新點等等。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：為什麼他們要提供這個產品？

想要回答這個問題，首先就要了解產品和市場之間的差距。創造營收是我們想要的結果，但並不是公司存在的唯一目的。

計算平台：系統模塊（SoM）

「我們提供的可以定製化的產品SoM，包含soc、內存、電源電路、操作系統和BSP等多個部分，所有這些可定製的模塊都可以幫助客戶建立一個更加健全的嵌入式開發平台。」

這樣的產品是不是聽起來很令人興奮？世事無絕對。事實上這種產品並沒有吸引客戶太多的關注。問題出在哪裡呢？我們又能如何改進銷售技巧呢？

「你想在降低開發成本和風險的同時，加快下一代嵌入式產品的研發上市時間嗎？那麼我們就可以為你提供一些有趣的產品。」

從客戶的角度來看，我們應當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，這樣的專業性術語對於很多人來說，是難以理解的。有趣而非難以理解，這才是好的辦法。

能夠定製化的soc產品在半導體市場並不是什麼新奇的概念。但是對於最新的行業趨勢和應用發展來說，定製化的soc卻是一個熱點需求。無論是技術研究人員還是營銷人員，希望下面的內容能夠更好的幫助大家改進技巧。

為什麼需要定製化晶元

首先讓我們探討一些行業動態、客戶的期望和動機對於soc定製化的推動作用。

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，性能增強和功耗優化是顯而易見的。

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。

隨著先進的工藝節點趨於極限，設計變得複雜，導致商業化的時間延長，成本效益不再得到保證。但是如果採用定製化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。

對於成本更加敏感的物聯網市場似乎更需要定製化soc。

隨著智能手機的普及，物聯網將是下一個推動半導體行業迎來爆發和增長的浪潮。問題在於，物聯網不是單一的產品，而是一個同時擁有產品和服務的生態系統，物聯網中的每一個產品都扮演著重要的角色。

但是至於產品到底扮演何種角色，並不是又供應商決定的，而是由最終用戶決定的，也是最終用戶決定了物聯網成本優化、生產率、安全性和便利性。

例如，在工廠中，如何減少系統的停機時間提升生產效率。工廠就需要根據自身的詳細情況和需求設置物聯網每一個節點的分布情況，以便減少工廠的停機維護時間。而工廠也可以從每一個物聯網節點收集數據進行分析，從而實現預測故障、提升生產效率的目的。

這些物聯網終端節點的功能是由特定用戶和特定應用程序所決定的。即便是同樣的終端節點，在不同的行業環境下也具有不同的功能。

可定製化的soc則能夠很好的解決這些問題。

競爭優勢

傳統的soc可以雖然幫助大多數公司根據自身的需求和情況設計符合要求的產品，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？答案就是軟體。但是軟體的創新並非那麼簡單，而且軟體功能的複製與抄襲比硬體要簡單的多。

定製化的soc如何解決這一問題呢？企業可以在基礎固件的基礎上，根據自己的要求來定製化的採用固件和底層IP，這種基於硬體的設計對於很多企業來說，抄襲起來並不是那麼容易，需要的時間也更長。

另一方面，傳統的soc就像自助餐一樣，在支付了一定的費用之後，你可以在提供的菜式中選擇自己需要的，而不能夠根據自己的口味和喜好進行點餐，這在很大程度上可以減少點餐和訂單所單來的成本。

而定製化soc則可以減少BOM的成本，客戶根據需求選擇硬體，BOM成本的減少，可以大幅度降低成本。

這種晶元在人工智慧和機器學習領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品。

許多公司都在嘗試開發用於人工智慧的定製化晶元。例如，特斯拉就在開發定製化晶元，用於先進的計算機視覺和機器智能，以實現無人駕駛汽車的目標。谷歌推出的用於AI的TPU晶元和英偉達推出用於AI的GPU都是定製化的例子。也有消息顯示，蘋果正在考慮研發用於iphone的AI智能晶元。

定製soc的推動者

在這一部分中，將重點介紹定製soc的推動者。

RISC-V

RISC-V包含一個非常小的基礎指令集和一系列可選的擴展指令集。最基礎的指令集只包含40條指令，通過擴展還支持64位和128位的運算以及變長指令，其他以完成的擴展包括了乘除運算、原子操作、浮點運算等，正在開發中的指令集還包括壓縮指令、位運算、事務存儲、矢量計算等。 指令集的開發也遵循開源軟體的開發方式，即由核心開發人員和開源社區共同完成。

RISC-V指令集是一個「活」的、現代的、沒有專利問題和沒有歷史包袱的全新指令集，並且以BSD許可證發布。任何公司都可以在自己的產品中免費使用，而修改也無需再開源。

ARM

ARM是全球領先的半導體知識產權 (IP) 提供商。全世界超過95%的智能手機和平板電腦都採用ARM架構 。ARM設計了大量高性價比、耗能低的RISC處理器、相關技術及軟體。2014年基於ARM技術的全年全球出貨量是120億顆，從誕生到現在為止基於ARM技術的晶元有600億顆。技術具有性能高、成本低和能耗省的特點。在智能機、平板電腦、嵌入控制、多媒體數字等處理器領域擁有主導地位。

打破固有價值體系

在我看來，定製化的soc將會破壞現有的無晶圓廠半導體價值體系。通常情況下，諸如高通、英偉達、NXP這樣的soc設計公司會基於一些已經授權的CPU IP（ARM，MIPS等）等來設計產品，再通過台積電這樣的晶圓代工廠來進行製造。

這種通過代工來進行生產的模式，最大程度的降低了IP設計公司的實體經濟成本，最大化了規模經濟效益。

定製化的soc則能夠打破這種soc設計公司和晶圓代工廠形成的完整的價值體系，廠商可以根據自己的需求，繞過soc設計公司，直接與IP供應商打交道，來設計滿足需求的產品。

在定製化的soc中，設計師可以根據自己的應用需求，將IP、模擬感測器、混合信號、DSP、加速器等進行自由組合，這也使得設計者能夠在硬體設計層面做更多的事情，而不是僅僅在軟體方面做簡單的設計。

定製化soc這種方式，將能夠推動硬體向著更安全、更少內存佔用、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。

結論

新興的物聯網市場和AI對於定製化soc需求將為這一市場提供巨大的發展動力。過去的十年中，隨著智能手機的發展，智能手機用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在物聯網和人工智慧等應用上的使用，甚至在某些特定領域，定製化的soc將會發揮主導作用。

就像過去soc的發展一樣，產業的起步和成本優勢推動了傳統soc的發展，那麼在未來可以定製化的soc在成本、性能和功耗的結合下能否替代傳統soc呢？

原文鏈接：https://praxthoughts.wordpress.com/2017/05/30/why-how-and-what-of-custom-socs/

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