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开源 MCU 芯片设计的平台目标群体包括芯片开发者、IP 供应商、高校及科研院所等，开发者可以基于该平台设计面向细分领域的定制化芯片。
平头哥在乌镇互联网大会上宣布开源 MCU 芯片设计平台，这是国内首家开源芯片设计平台的公司，也是平头哥继玄铁 910、无剑 SoC、含光 800 之后的又一款新品。
开源 MCU 芯片设计平台的目标群体包括芯片开发者、IP 供应商、高校及科研院所等，开发者可以基于该平台设计面向细分领域的定制化芯片，IP 供应商能够研发原生于该平台的核心 IP，高校和科研院所则可开展芯片相关的教学及科研活动。
一、国内首个开源芯片设计平台
MCU 芯片设计平台包含处理器、基础接口 IP、操作系统、软件驱动和开发工具等模块。这个开源平台搭载玄铁 902 处理器，提供 UART、SPI、I2C、Timer、PWM 等多种 IP 以及驱动。其中，玄铁 902 基于 RISC-V 架构，兼容 RV32EMC 指令集，采用 2 级极简流水线，适用于对功耗和成本极其敏感的 IoT 应用。未来，平头哥还将开放更多 IP 和玄铁处理器。
2019 年 8 月，平头哥发布了一站式芯片设计平台无剑，无剑能够提供稳定可靠的设计平台和验证平台，在测试、流片等环节帮助用户节约大量成本和时间，将芯片设计成本和设计周期压缩 50% 以上。此次开源的 MCU 芯片设计平台属于无剑平台基础组件，平头哥希望通过这种方式，把芯片设计的基础共性能力共享给整个行业。
在开源平台上，用户不需要斥巨资作前期投入去设计基础组件 IP，要做的是专心定义好碎片化的场景和需求，把面向领域的功能 IP 设计好、验证好，快速完成芯片量产。
平台开源代码包括基础硬件代码和配套软件代码两部分，现已公布在 GitHub 开源社区（链接：https://github.com/T-head-Semi）。
二、32 位 MCU 能做什么？
MCU 和开源并不新鲜，但把 MCU 平台开源却有不一样的意义。MCU（Microcontroller Unit）中文可以译为微控制单元，又称单片微型计算机，与计算机类似，MCU 有 CPU、内存、计数器、USB 等接口。上世纪七十年代，英特尔推出了一款功能有限的 8 位 MCU。如今，MCU 已经广泛应用于通信、消费电子、汽车电子、工业控制等领域。比如在汽车领域，平均每辆汽车需要使用 70 颗以上的 MCU，高端豪华车使用的 MCU 数量可能高出一倍多，并且，随着汽车智能化的发展，每辆汽车搭载的 MCU 数量还将增加。
不过，不同产品需要不同数量的 MCU，性能也有高低之分。8 位 MCU 在很长一段时间统治着市场，市调公司 Gartner 在 2014 年全球微控制器市占率分析报告中指出，全球首款 8 位 MCU 推出 42 年之后，其市场份额仍高达 39.7%，高于 16 位 MCU 21.8% 和 32 位 MCU 38.5% 的市占率。
直到 2015 年，MCU 市场才发生巨大的转折。IC Insights 2015 年的市场研究报告显示，2015 年全球 MCU 市场规模达到 168 亿美元，出货量为 255 亿颗。32 位 MCU 出货量超过 4 位、8 位、16 位 MCU 出货量的总和，而且未来几年将保持 30% 左右的高速增长。
这种转变非常重要的推动力就是物联网以及汽车电子的需求。与计算机或智能手机相比，物联网设备主要的功能并不是计算，而是实现传感、通信、下达控制指令等功能，但随着物联网设备智能化水平的提升，计算的需求也更高，这也就可以理解 32 位 MCU 在物联网领域的应用高于 8 位和 16 位 MCU。
平头哥将适用于 AIoT 时代的 MCU 称为新一代 MCU，具备 AI 能力和云端接入能力是它们与传统 MCU 芯片最大的不同。在 AIoT 时代，绝大部分 IoT 设备都需搭载下一代 MCU 芯片。IC Insights 就预测，2016-2020 年间 32 位 MCU 的物联网市场规模复合年增长率为 17.6%，复合年增长率为 25.6%，远高于 32 位 MCU 市场整体 10% 的增长。
三、新一代 MCU 平台开源的意义何在？
但是，物联网市场一个非常显著的特点就是应用的多样化。也就是说，物联网特别是融合 AI 技术的 AIoT 市场，将会出现许多非常多样的产品。标准、通用的 32 位 MCU 不能满足所有 AIoT 应用低功耗、低成本的需求，定制化 MCU 的重要性就突显出来。不过，芯片行业有长周期、高投入、高风险的特性，想要定制一款芯片难度非常大。
此时，开源看起来是个不错的选择。中科院计算所研究员、先进计算机系统研究中心主任，中国开放指令生态联盟秘书长包云岗指出，关于降低行业门槛，互联网领域有个比较成功的经验是开源软件。他在 CCF 主办，雷锋网、香港中文大学（深圳）承办的 CCF-GAIR 2019 上演讲时提到，开源软件能把互联网创新的门槛降低，用户可以很容易地构建一个 APP，90% 可以使用开源代码，用户只需要写 10%，甚至更少的代码就可以完成自己的功能，实现想要做的业务。此外，开源软件还提升了互联网企业的技术自主能力，让他们有能力去 IOE，在软件层次上不像芯片那样受制于人。
包云岗表示，芯片领域如能借鉴这种开源理念，芯片开发迭代的周期就可能从年变成月甚至周，成本也可能从千万亿级降到百万甚至十万级。
“但现在要做到这点很难，因为开源芯片存在一个死结：芯片开发投入很大，投入那么多做出来的设计、芯片、IP，不会愿意拿出来开源共享；所以用户只能高价购买 IP，还要进行 IP 集成验证以降低风险，这个环节也需要很大投入。“
但他相信，我们有可能在开发环节打破死结。在芯片设计领域，开发环节有些新的趋势正在出现。其中一个大的背景，便是 AIoT 场景带来的很多新机遇。
这样看来，平头哥开源 MCU 芯片设计平台就有可能打破这种死结。根据官方的说法，平头哥共享芯片设计能力以及量产能力，是希望改变芯片设计行业的基本流程，让芯片设计企业更加专注于 IP 设计，尤其是面向领域的、有竞争力的 IP 设计。
特别是，从 RISC-V 内核开源开始，硬件开源已经成为一种趋势和潮流。PC 时代和移动互联网时代，所有技术都由芯片公司和 OS 公司引领，行业标准也由几家大公司定义。这种格局的优势在于开发便利、生态建立迅速，但也存在巨大劣势，比如资源过度集中，产品形态非常有限，创新设计越来越少。
RISC-V 指令集本身就开源，并且其最大的特点就是可扩展性，可以针对不同的场景和性能需求进行定制，从这个角度来说，平头哥开源基于 RISC-V 内核的 MCU 芯片设计平台能够降低想要进入 AIoT 市场开发者的门槛。
四、开源背后的平头哥模式
自去年云栖大会宣布成立以来，平头哥先后发布三款产品，今年 7 月发布高性能 RISC-V 架构处理器玄铁 910，8 月和 9 月又接连发布 SoC 芯片平台“无剑”、云端推理芯片含光 800，“端云一体“产品系列雏形初显。
平头哥之所以能够快速推出多款芯片，一方面是有阿里巴巴集团在软硬件方面的积累，另一方面，平头哥整合了达摩院和去年收购的中天微。中天微是成立于 2001 年的芯片公司，以 32 位高性能低功耗嵌入式 CPU、芯片架构授权为核心业务，在被收购前就已经有 7 亿片芯片的出货量，应用于智慧城市、智慧家居、多媒体等领域。
显然，平头哥并没有用传统的方式参与芯片市场。发布无剑平台时，平头哥就提出了芯片设计的“平头哥模式”，具体而言，平头哥模式以无剑平台为核心，面向应用领域全栈开放集成，实现处理器、算法、操作系统等软硬件核心技术的深度融合，打破传统通用芯片时代 IP 授权商用模式成本高、使用难、周期长的局限，为企业提供芯片设计的全栈技术能力。
MCU 开源平台是无剑平台的基础组件，两者差别在于，开源平台支持用户进行进行 IP 和芯片的开发验证，无剑则能为客户提供一站式芯片设计服务，包括代理生产、封装、测试等供应链管理服务，芯片产品的落地及市场验证服务等等，是涵盖芯片研发、量产、落地的全链路支持。
MCU 开源平台可以视作是对平头哥一再宣称的“芯片基础设施提供者”角色的注解，也向外界进一步透露了平头哥的玩法和野心。
不难发现，平头哥虽然是芯片领域的新玩家，但站在阿里巴巴的软硬件技术基座之上，又恰逢 AIoT 引领的新一轮技术变革期，平头哥无论是商业模式还是产品上都更容易进行创新。
五、雷锋网小结
互联网巨头们用互联网模式颠覆了社交、零售、交通、支付等多个传统领域。如今，平头哥又提出了芯片设计的平头哥模式，并且随着无剑平台和开源 MCU 芯片设计平台的推出，平头哥已经开始助力芯片行业，通过芯片设计平台降低芯片设计的门槛，推动 AIoT 时代的发展。其中，开源 MCU 芯片设计平台能够降低 AIoT 芯片开发者的门槛，够吸引更多人加入 AIoT 市场，而无剑平台则能够帮助企业进行芯片的量产和在 AIoT 市场的落地。
至于市场的接受度，目前无剑已经与清微智能、大华、云天励飞、博雅鸿图、杭州微纳等一批芯片公司合作。对于平头哥模式的长期效果，我们拭目以待。
