在過去的 3 或 4 年中，半導體行業發生了巨大變化。大約在 1980 年左右，一些較大的半導體公司進行了強烈的垂直整合，不僅設計和制造了他們的產品，甚至還制造了自己的加工設備和內部 EDA 工具。如今，幾乎每家半導體公司都使用第 3方設備進行 IC 制造和設計，使用第 3方EDA 工具和第 3 方 IP。半導體行業發生解體的一個關鍵原因是使用開放標準。

開放標準沒有普遍認可的定義，但普遍認為它們是在合理和非歧視性的基礎上可用的。在許多情況下，尤其是在SoC 設計中，此類標準可免版稅使用。許多開放標準由獨立機構擁有，例如 IEEE、OSI 和 IETF（互聯網工程任務組），而不是公司。在這種情況下，標準的進一步發展是通過一個廣泛參與的開放過程。

開放標準和 SOC 設計

值得從硬件和軟件角度研究 SoC 的開放標準。對于嵌入式軟件，C 和 C++ 已成為公認的開放標準。因此，中間件和實時操作系統 ( RTOS ) 經常使用其中一種語言作為源代碼提供。在存在處理器或外圍設備依賴關系的情況下，可能需要進行一些移植，但通常設計團隊可以解決這個問題。

在許多當前的設備中，尤其是在物聯網中，SoC 具有有線或無線通信。此類鏈接需要基于開放標準的通信協議，例如以太網或藍牙 LE。這種聯網設備也可能需要某種安全性，并且開放標準再次支持安全通信。

在數字硬件設計中，微架構是用硬件描述語言來描述的。Verilog和 VHDL都是IEEE 開放標準，RTL描述將綜合到門級。處理器和外圍設備經常通過AMBA總線連接，這些總線是 Arm 擁有的一組標準，但可免版稅使用。

驗證將經常使用UVM （通用驗證方法）完成，它也是由 Accellera 行業組織管理的開放標準。功率意圖可以用UPF （統一功率格式）表示 - 另一個 Accellera 標準。

最后，在物理設計層面，硅制造需要布局。幾十年來，最初在 Calma 開發的 GDSII 一直被用作主要的交換格式。最近，OASIS（開放藝術品系統交換標準）已被用作布局的開放標準。

開放標準的好處

開放標準為工業提供了許多好處。首先，它們提供了芯片之間、軟件包之間以及設計工具之間的互操作性。這使得分解成為可能。

其次，如果有開放標準，就有機會發展產品和供應商的生態系統。例如，對于 C 語言，有大量可用的軟件開發工具以及用于嵌入式軟件重用的中間件和 RTOS 產品。在硬件層面，有大量使用開放標準的EDA 工具，例如 Verilog、UVM 和 OASIS。這意味著開發團隊可以選擇多種供應商，而無需依賴單一供應商。

第三，開放標準意味著已經完成了一個級別的規范，允許產品公司通過實施來專注于差異化。

然而，“房間里的大象”是開放標準存在明顯差距。ISA 代表了硬件和軟件之間最重要的接口，但這在歷史上幾乎完全由專有 ISA保留。

使用 RISC-V 縮小開放標準的差距

RISC-V首次為具有真正行業支持的 ISA 提供了真正開放的標準。ISA 將非常輕量級的基本整數指令集與標準和自定義擴展的靈活性相結合。RISC-V ISA 沒有指定微架構，例如，Codasip 開發了具有三級、五級和七級流水線的 RISC-V 處理器內核，從而允許設計人員根據他們的需求匹配內核。IP 供應商通過微架構來區分。

嵌入式軟件供應商和 SoC 開發人員的一個直接好處是，將中間件作為二進制文件（以及源代碼）提供是很有吸引力的。僅此一項就可以通過簡化嵌入式軟件開發人員的工作來幫助加速 RISC-V 的采用。

使用開放式 ISA 是快速擴展生態系統的催化劑，該生態系統包括處理器 IP 供應商、軟件開發工具供應商、軟件公司和半導體公司。就像在網絡領域一樣，令牌環專有產品在 1990 年左右被不斷增長的以太網生態系統擠出，我們可以預期專有 ISA 將在未來十年被 RISC-V 擠出。

最后，對于開發自己的處理器內核的公司，基本指令集可免版稅使用。RISC-V ISA 的模塊化和可擴展性意味著已經定義了基本指令，開發人員可以專注于其內核或加速器的特定增值。

采用 RISC-V 現在是嵌入式 SoC 開發人員的低風險選擇。SoC 開放標準中的關鍵差距已經縮小，對硬件和軟件開發人員都有好處。

審核編輯：符乾江