2016：期盼IP發(fā)展能有更多新火花

　　商用IP已成為當(dāng)今SoC設(shè)計(jì)公認(rèn)的主流，很難想像若沒有廣大IP供應(yīng)商生態(tài)系統(tǒng)所提供的高品質(zhì)處理器、DSP、匯流排架構(gòu)、DDR控制器、記憶體巨集、標(biāo)準(zhǔn)元件、I/O控制器、高速PHY與主要類比介面，大部份現(xiàn)今各大電子平臺(tái)是否仍會(huì)存在。

　　我們應(yīng)該都能預(yù)期全球電子創(chuàng)新周期的發(fā)展趨勢(shì)——更高的產(chǎn)品密度、更多晶片、更多業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)、更多IP功能區(qū)塊(IP blocks)、更好的工具，也少不了價(jià)格、功耗、效能及產(chǎn)品差異化等各方面持續(xù)的壓力。但僅此而已嗎?這樣就是創(chuàng)新了嗎?我認(rèn)為不是，2016 年，我們應(yīng)該期盼一些驚喜。

　　我們來(lái)談?wù)勊膫€(gè)相關(guān)領(lǐng)域：IP與IoT、IP與視覺功能、IP與類神經(jīng)網(wǎng)路，以及IP與摩爾定律(Moore’s Law)。

　　IP與IoT

　　物聯(lián)網(wǎng)(IoT)在過(guò)去兩年甚為流行，但業(yè)界現(xiàn)在才剛開始瞭解什么樣的產(chǎn)品具有銷售意義。消費(fèi)性IoT產(chǎn)品最受歡迎，但許多早期‘可穿戴式’裝置正躺在最上層抽屜中累積灰塵。而像車載資通訊等的IoT交通運(yùn)輸及商業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用，雖然可匯集車輛、農(nóng)場(chǎng)及工廠資訊，因而起步較快速，但可能無(wú)法推動(dòng)某些IoT宣傳中所見的驚人銷量。IoT的成熟度及成長(zhǎng)率在某些方面會(huì)推動(dòng)半導(dǎo)體市場(chǎng)，大致說(shuō)明一下有以下三個(gè)層級(jí)。

　　首先，底層市場(chǎng)主要是在裝置中使用低采樣率感測(cè)器、低工作周期及相對(duì)簡(jiǎn)單的軟體，基本IP如微控制器、類比介面、低位元速率無(wú)線數(shù)據(jù)機(jī)、內(nèi)建于晶片上的RAM和快閃記憶體，以及簡(jiǎn)易安控，即可滿足這些晶片的需求。單位銷量或許很大，但因需求可能相當(dāng)普通，所以不會(huì)有太多的特殊設(shè)計(jì)。

　　其次，中階平臺(tái)將可支援更高的采樣率介面，包含麥克風(fēng)、多種動(dòng)作感測(cè)器及更高效能的無(wú)線功能。除了微控制器外，這些設(shè)計(jì)通常會(huì)采用大量的DSP、堆疊式DRAM及快閃記憶體晶粒，用來(lái)提供儲(chǔ)存功能、更豐富的無(wú)線電種類或更佳的有線連網(wǎng)。每個(gè)設(shè)計(jì)的出貨量可能較少，但會(huì)有較多的特殊設(shè)計(jì)種類成長(zhǎng)，藉此滿足多樣且具挑戰(zhàn)性的功能。

　　第三個(gè)是要求最為嚴(yán)苛的高階IoT平臺(tái)，需支援IoT中使用攝影機(jī)觀察環(huán)境、識(shí)別人員，并偵測(cè)活動(dòng)模式等用途的快速成長(zhǎng)需求。此種以影像為主的平臺(tái)將會(huì)導(dǎo)致各種技術(shù)層面消耗的資源以數(shù)量級(jí)的規(guī)模成長(zhǎng)，其中包括運(yùn)算、記憶體、有線連線及回傳至云端。所需IP也會(huì)不同，包括高階CPU、視覺DSP的廣泛使用、先進(jìn)DDR介面，以及超高速無(wú)線網(wǎng)路和行動(dòng)數(shù)據(jù)機(jī)。這些高階平臺(tái)亦會(huì)促使IP需求的主要焦點(diǎn)放在IP本身的功能安全性、系統(tǒng)備援和復(fù)原方式、效能監(jiān)控與遠(yuǎn)端安全升級(jí)等IP強(qiáng)固性的支援上。

　　便利型的消費(fèi)性IoT裝置可促使單位銷量增加，但‘身負(fù)重任’的IoT應(yīng)用將是高價(jià)值IP背后最大的推手。

　　IP與視覺功能

　　與IoT相關(guān)的視覺功能主題幾乎都能延伸到每個(gè)半導(dǎo)體終端使用者環(huán)節(jié)，監(jiān)視和車用視覺系統(tǒng)是最明顯的例子，人員追蹤、撞擊回避、適應(yīng)性車道追蹤及環(huán)景顯示等視覺功能，在接下來(lái)的五、六年將更普及。但視覺功能很快就轉(zhuǎn)型為出人意表的用途，手機(jī)和平板電腦將采用真正的視覺辨識(shí)，應(yīng)用在擴(kuò)增實(shí)境(VR)與進(jìn)階的社群網(wǎng)路上，而消費(fèi)性裝置則利用視覺功能進(jìn)行使用者辨識(shí)、視線追蹤以及手勢(shì)控制。工業(yè)用途則會(huì)將此功能用于檢驗(yàn)及監(jiān)控。此后，要列舉未采用視覺功能的產(chǎn)品可能還比較容易呢!

　　視覺系統(tǒng)將直接采納視覺處理器及GPU的設(shè)計(jì)，但視覺功能的需求亦將會(huì)影響晶片內(nèi)互連介面、DDR和快閃記憶體控制器，以及如USB及PCI Express (PCIe)等的高速序列介面。

　　IP與類神經(jīng)網(wǎng)路

　　或許最令人意外的系統(tǒng)架構(gòu)轉(zhuǎn)型是類神經(jīng)網(wǎng)路運(yùn)算將被快速應(yīng)用在多種嵌入式系統(tǒng)中。類神經(jīng)網(wǎng)路正引起影像辨識(shí)、語(yǔ)音輸入、網(wǎng)路流量分析、自然語(yǔ)言翻譯及其他種類即時(shí)大數(shù)據(jù)(big data)處理等應(yīng)用設(shè)計(jì)原理的革新;類神經(jīng)網(wǎng)路具備龐大的運(yùn)算及頻寬需求——用數(shù)位電路實(shí)現(xiàn)類似動(dòng)物大腦功能的強(qiáng)固、分層、可再訓(xùn)練——需要IP在各種運(yùn)算效率上有巨大突破。特制的類神經(jīng)運(yùn)算核心必須能突破每瓦一兆個(gè)浮點(diǎn)或整數(shù)乘法運(yùn)算的門檻，與現(xiàn)今處理器和GPU相比，能源效率等級(jí)高出20倍，加上匯流排架構(gòu)頻寬、多核心支援及記憶體頻寬的對(duì)應(yīng)改善，將有機(jī)會(huì)發(fā)展出嶄新的IP類別。

　　IP與摩爾定律

　　可以預(yù)見摩爾定律會(huì)在2016年再次被宣告失效，但同時(shí)我也預(yù)見‘摩爾定律的余威’會(huì)繼續(xù)適用在制程邁向7nm以下時(shí)，電路密度、成本與能源等的效率改善穩(wěn)定速度。沒錯(cuò)，走在科技最前端的超精密SoC設(shè)計(jì)雖然建構(gòu)昂貴，但其可程式化及系統(tǒng)擴(kuò)張度也更高，也因此昂貴晶片平臺(tái)最大部分的投資將轉(zhuǎn)向軟體。這些軟體導(dǎo)向架構(gòu)將發(fā)展與適應(yīng)在全新的技術(shù)需求及商業(yè)模式上。

　　因此，在摩爾定律無(wú)法預(yù)料的長(zhǎng)壽之中，IP的發(fā)展除了原先的定位角色之外，將會(huì)朝雙重方向演進(jìn)：其一，IP將會(huì)發(fā)展為應(yīng)用導(dǎo)向的解決方案，不再只是為解決系統(tǒng)基本功能區(qū)塊需求而建構(gòu)，而是涵蓋終端應(yīng)用系統(tǒng)的基本運(yùn)算、介面及通訊等功能。其二，IP將會(huì)具備豐富的軟體，包含驗(yàn)證環(huán)境、API、驅(qū)動(dòng)程式、程式庫(kù)及應(yīng)用程式(含第三方應(yīng)用程式)，圍繞著底層硬體IP加以封裝;讓使用者利用其便利性及效能，并縮短上市時(shí)間、降低風(fēng)險(xiǎn)與減少所需人物力。

　　基于上述，今年會(huì)是一個(gè)令人興奮的一年!