開(kāi)放性硬件趨勢(shì)能否蔓延至芯片領(lǐng)域？

在位于美國(guó)矽谷的小辦公室里， Windell H. Oskay 夢(mèng)想著有一天開(kāi)放式處理器或SoC將點(diǎn)燃創(chuàng)新的熊熊烈火。

Oskay目前擔(dān)任開(kāi)放性硬體協(xié)會(huì)(Open Source Hardware Association，OSHWA)的副主席，該協(xié)會(huì)是一個(gè)在2012年成立的非營(yíng)利教育組織：「在開(kāi)放性硬體的世界里，我最感到興奮的就是開(kāi)放性處理器核心;舉例來(lái)說(shuō)，開(kāi)放性處理器設(shè)計(jì)就能被實(shí)現(xiàn)于FPGA的韌體中?！?/p>

今日的很多開(kāi)放性硬體設(shè)計(jì)，像是Oskay自己的小公司所銷(xiāo)售的套件，是以 Arduino 或 Raspberry Pi 主機(jī)板為基礎(chǔ);所謂的創(chuàng)客(maker)能接觸并打造電路板等級(jí)架構(gòu)，但其上的Atmel AVR或其他處理器他們就無(wú)法插手。

Oskay在他開(kāi)設(shè)的商店Evil Mad Scientist接受采訪時(shí)表示：「當(dāng)開(kāi)放性概念越來(lái)越普遍，應(yīng)該可能讓設(shè)計(jì)在各個(gè)層面更趨向開(kāi)放;」這間小小店鋪販賣(mài)他針對(duì)開(kāi)放性硬體愛(ài)好者、以及教育應(yīng)用所打造的相關(guān)產(chǎn)品與工具套件。

開(kāi)放性硬體除了對(duì)像是Oskay這種死忠創(chuàng)客來(lái)說(shuō)就是很酷：「也有很多其他潛在優(yōu)勢(shì)──包括政治上與經(jīng)濟(jì)上的;」他解釋?zhuān)玳_(kāi)放性硬體能規(guī)避古巴、海地、北韓、伊朗等地的出口限制與禁運(yùn)：「你會(huì)對(duì)那些實(shí)際障礙感到驚訝。」

在經(jīng)濟(jì)方面，開(kāi)放性硬體能讓技術(shù)人員打造價(jià)格低廉的設(shè)備，為學(xué)校與開(kāi)發(fā)中國(guó)家開(kāi)了一扇門(mén);舉例來(lái)說(shuō)，有人如果打算在非洲的奈及利亞(Nigeria)建立一個(gè)小型的商業(yè)或是學(xué)術(shù)實(shí)驗(yàn)室，但沒(méi)有足夠的經(jīng)費(fèi)購(gòu)買(mǎi)設(shè)備，開(kāi)放性硬體設(shè)計(jì)就能達(dá)成他的愿望，能以低廉的價(jià)格制作出便宜的設(shè)備：「我們常常聽(tīng)到這樣的故事?！?/p>

開(kāi)放性晶片有可能會(huì)點(diǎn)燃熱潮，但不會(huì)這么快。近十年前，之前的Sun Microsystems就開(kāi)放了其Sparc處理器，但卻沒(méi)有得到顯著的市場(chǎng)接受度;最近IBM也透露將開(kāi)放Power處理器架構(gòu)，但到目前為止僅有一家中國(guó)業(yè)者對(duì)成為其客戶表示興趣。

有一個(gè)為執(zhí)行Linux平臺(tái)之開(kāi)放性ASIC籌募資金的產(chǎn)業(yè)團(tuán)體Open Core組織，但到目前為止僅有452位支持者，募到2萬(wàn)2,742美元，距離百萬(wàn)美元甚至是能生產(chǎn)一顆晶片所需的成本還非常遙遠(yuǎn)。而雖然大型半導(dǎo)體業(yè)者都投入了提供開(kāi)放性硬體參考設(shè)計(jì)的行列，他們對(duì)于自家的晶片IP仍然非常小心保護(hù)。

舉例來(lái)說(shuō)，Atmel與Broadcom并沒(méi)有開(kāi)放它們被應(yīng)用于Arduino與Raspberry Pi主機(jī)板的處理器;最近Intel也發(fā)表了可相容于Arduino的開(kāi)放性Galileo主機(jī)板，但是上面采用的Quark晶片架構(gòu)并沒(méi)有公開(kāi)。

「整個(gè)晶片產(chǎn)業(yè)的經(jīng)營(yíng)模式仍是保護(hù)并銷(xiāo)售IP;」Oskay認(rèn)為，要突破現(xiàn)狀還有待一家新創(chuàng)公司或是像Open Cores這樣的組織來(lái)帶頭：「軟體組織也可能為處理器打造開(kāi)放性核心，并有一個(gè)能銷(xiāo)售驅(qū)動(dòng)程式以支持其營(yíng)運(yùn)的生意模式。」

Oskay表示，就像硬體的Red Hat那樣，很多這類(lèi)的案例都是由經(jīng)費(fèi)有限的一小群人開(kāi)始的，然后吸引越來(lái)越多人的興趣，它就成功了。不過(guò)生產(chǎn)開(kāi)放性晶片可能不會(huì)太受到歡迎，因?yàn)槌杀靖甙?SoC會(huì)是開(kāi)放性硬體最大的對(duì)立面之一。

通常采購(gòu)SoC的客戶通常只會(huì)取得應(yīng)用程式介面(API)以及一小部分的二進(jìn)制編程軟體，甚至是付費(fèi)客戶都還不一定能取得完整的晶片規(guī)格表。Oskay表示，在半導(dǎo)體領(lǐng)域之外，有一群來(lái)自廣泛領(lǐng)域的工程師正準(zhǔn)備開(kāi)始探索開(kāi)放性硬體系統(tǒng)，包括汽車(chē)、家電以及測(cè)試儀器。

Oskay與Evil Mad Scientist 的共同創(chuàng)辦人Lenore Edman

舉例來(lái)說(shuō)，美國(guó)鳳凰城的Local Motors 讓人們?cè)O(shè)計(jì)打造自己的車(chē)輛，包括轎車(chē)與摩托車(chē);Oskay指出：「我有一個(gè)朋友自己設(shè)計(jì)了一輛電動(dòng)跑車(chē)?！蛊渌拈_(kāi)放性硬體設(shè)計(jì)專(zhuān)案包括攝影機(jī)、自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備、研磨機(jī)，以及機(jī)器人、無(wú)人駕駛飛機(jī)、3D印表機(jī)等等。

「開(kāi)放性硬體活動(dòng)數(shù)量非常多，但還缺乏一個(gè)中心組織;」這也是Oskay所代表的OSHWA希望在未來(lái)扮演的角色。目前開(kāi)放性硬體運(yùn)動(dòng)也少了一個(gè)游說(shuō)團(tuán)體，雖然OSHWA也針對(duì)與立法機(jī)關(guān)進(jìn)行會(huì)議提供指導(dǎo)，主要是鎖定在教育方面。

Oskay表示，政府能為開(kāi)放性硬體專(zhuān)案所需的人力與材料提供研發(fā)貸款，也能提供機(jī)制來(lái)保護(hù)開(kāi)放性硬體的智慧財(cái)產(chǎn)以及責(zé)任義務(wù);他指出，雖然游說(shuō)活動(dòng)讓一切事情變得更困難了一些，但開(kāi)放性硬體倡導(dǎo)者擁有自己的游說(shuō)團(tuán)體是合理的發(fā)展，而且好消息是這樣的活動(dòng)催生了一系列開(kāi)放性工具。

Evil Mad Scientist采用支援Macs、Windows與Linux平臺(tái)的PCB設(shè)計(jì)軟體gEDA進(jìn)行設(shè)計(jì)，現(xiàn)在則有更新的工具KiCad，竄起的速度非常快且比gEDA更受歡迎;Oskay表示，設(shè)計(jì)工具非常重要，開(kāi)放性硬體的核心就是透過(guò)能分享的方式來(lái)釋出原始設(shè)計(jì)檔案，讓其他人也能制作、修改、復(fù)制并銷(xiāo)售其設(shè)計(jì)。