2016：期盼IP發(fā)展能有更多新火花

　　商用IP已成為當今SoC設計公認的主流，很難想像若沒(méi)有廣大IP供應商生態(tài)系統所提供的高品質(zhì)處理器、DSP、匯流排架構、DDR控制器、記憶體巨集、標準元件、I/O控制器、高速PHY與主要類(lèi)比介面，大部份現今各大電子平臺是否仍會(huì )存在。

　　我們應該都能預期全球電子創(chuàng )新周期的發(fā)展趨勢——更高的產(chǎn)品密度、更多晶片、更多業(yè)界標準、更多IP功能區塊(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的壓力。但僅此而已嗎?這樣就是創(chuàng )新了嗎?我認為不是，2016 年，我們應該期盼一些驚喜。

　　我們來(lái)談?wù)勊膫€(gè)相關(guān)領(lǐng)域：IP與IoT、IP與視覺(jué)功能、IP與類(lèi)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)界現在才剛開(kāi)始瞭解什么樣的產(chǎn)品具有銷(xiāo)售意義。消費性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(chē)載資通訊等的IoT交通運輸及商業(yè)生產(chǎn)應用，雖然可匯集車(chē)輛、農場(chǎng)及工廠(chǎng)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(jiàn)的驚人銷(xiāo)量。IoT的成熟度及成長(cháng)率在某些方面會(huì )推動(dòng)半導體市場(chǎng)，大致說(shuō)明一下有以下三個(gè)層級。

　　首先，底層市場(chǎng)主要是在裝置中使用低采樣率感測器、低工作周期及相對簡(jiǎn)單的軟體，基本IP如微控制器、類(lèi)比介面、低位元速率無(wú)線(xiàn)數據機、內建于晶片上的RAM和快閃記憶體，以及簡(jiǎn)易安控，即可滿(mǎn)足這些晶片的需求。單位銷(xiāo)量或許很大，但因需求可能相當普通，所以不會(huì )有太多的特殊設計。

　　其次，中階平臺將可支援更高的采樣率介面，包含麥克風(fēng)、多種動(dòng)作感測器及更高效能的無(wú)線(xiàn)功能。除了微控制器外，這些設計通常會(huì )采用大量的DSP、堆疊式DRAM及快閃記憶體晶粒，用來(lái)提供儲存功能、更豐富的無(wú)線(xiàn)電種類(lèi)或更佳的有線(xiàn)連網(wǎng)。每個(gè)設計的出貨量可能較少，但會(huì )有較多的特殊設計種類(lèi)成長(cháng)，藉此滿(mǎn)足多樣且具挑戰性的功能。

　　第三個(gè)是要求最為嚴苛的高階IoT平臺，需支援IoT中使用攝影機觀(guān)察環(huán)境、識別人員，并偵測活動(dòng)模式等用途的快速成長(cháng)需求。此種以影像為主的平臺將會(huì )導致各種技術(shù)層面消耗的資源以數量級的規模成長(cháng)，其中包括運算、記憶體、有線(xiàn)連線(xiàn)及回傳至云端。所需IP也會(huì )不同，包括高階CPU、視覺(jué)DSP的廣泛使用、先進(jìn)DDR介面，以及超高速無(wú)線(xiàn)網(wǎng)路和行動(dòng)數據機。這些高階平臺亦會(huì )促使IP需求的主要焦點(diǎn)放在IP本身的功能安全性、系統備援和復原方式、效能監控與遠端安全升級等IP強固性的支援上。

　　便利型的消費性IoT裝置可促使單位銷(xiāo)量增加，但‘身負重任’的IoT應用將是高價(jià)值IP背后最大的推手。

　　IP與視覺(jué)功能

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

　　視覺(jué)系統將直接采納視覺(jué)處理器及GPU的設計，但視覺(jué)功能的需求亦將會(huì )影響晶片內互連介面、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(lèi)神經(jīng)網(wǎng)路

　　或許最令人意外的系統架構轉型是類(lèi)神經(jīng)網(wǎng)路運算將被快速應用在多種嵌入式系統中。類(lèi)神經(jīng)網(wǎng)路正引起影像辨識、語(yǔ)音輸入、網(wǎng)路流量分析、自然語(yǔ)言翻譯及其他種類(lèi)即時(shí)大數據(big data)處理等應用設計原理的革新;類(lèi)神經(jīng)網(wǎng)路具備龐大的運算及頻寬需求——用數位電路實(shí)現類(lèi)似動(dòng)物大腦功能的強固、分層、可再訓練——需要IP在各種運算效率上有巨大突破。特制的類(lèi)神經(jīng)運算核心必須能突破每瓦一兆個(gè)浮點(diǎn)或整數乘法運算的門(mén)檻，與現今處理器和GPU相比，能源效率等級高出20倍，加上匯流排架構頻寬、多核心支援及記憶體頻寬的對應改善，將有機會(huì )發(fā)展出嶄新的IP類(lèi)別。

　　IP與摩爾定律

　　可以預見(jiàn)摩爾定律會(huì )在2016年再次被宣告失效，但同時(shí)我也預見(jiàn)‘摩爾定律的余威’會(huì )繼續適用在制程邁向7nm以下時(shí)，電路密度、成本與能源等的效率改善穩定速度。沒(méi)錯，走在科技最前端的超精密SoC設計雖然建構昂貴，但其可程式化及系統擴張度也更高，也因此昂貴晶片平臺最大部分的投資將轉向軟體。這些軟體導向架構將發(fā)展與適應在全新的技術(shù)需求及商業(yè)模式上。

　　因此，在摩爾定律無(wú)法預料的長(cháng)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)展為應用導向的解決方案，不再只是為解決系統基本功能區塊需求而建構，而是涵蓋終端應用系統的基本運算、介面及通訊等功能。其二，IP將會(huì )具備豐富的軟體，包含驗證環(huán)境、API、驅動(dòng)程式、程式庫及應用程式(含第三方應用程式)，圍繞著(zhù)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!