芯耀
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當1982年影響深遠的RISC架構(gòu)開始浮出水面時，研究人員分析了UNIX，以找出多用戶指令代碼實際上采用了哪些技術，然后設計了一種新的指令集和執(zhí)行流水線以實現(xiàn)更好的性能。更少的指令意味著更少的晶體管，從而功率消耗更少-盡管伯克利大學公布其首款RISC時，當時還沒有“watts”這個詞兒。甚至在ARM的早期開發(fā)階段，更低的功耗完全也不在 考慮之列。
隨著移動SoC從1992年起開始逐漸興起，更少的晶體管、更小的硅片面積以及更低的功耗的優(yōu)勢日益凸顯起來。業(yè)界呼喚新技術的開發(fā)，當時，無論是通過硬件乘法器、SIMD指令增強技術還是高效的DSP核，都必須實現(xiàn)GSM信號處理所需的低功耗數(shù)字信號處理能力。代碼密度的擴張帶來了BOM成本的壓力，從而引發(fā)了ARM Thumb指令集的問世。而高效的Java執(zhí)行則促進了ARM的Jazelle的誕生。
到了2002年，業(yè)界開始在智能手機上發(fā)力。從而涌現(xiàn)了如ARM11等更快的處理器。同時需要改善的還有圖形處理能力，導致了如Imagination PowerVR MBX Lite等移動GPU核的出現(xiàn)，和后來OpenGL ES的不斷發(fā)展。操作系統(tǒng)也開始發(fā)生變化，Symbian、Palm和Microsoft開始走入歷史的墳墓。當時，安迪?魯賓剛開始鼓搗Android，而蘋果實施了嚴格保密的Purple項目，開始試驗多點觸控。
這些歷史階段都見證了我們認為關于芯片制造所知的一切。并行處理能力始終推動著性能更強、尺寸更小的晶體管的發(fā)展，而這些都來自于個人電腦以及后來的消費電子設備對成本的要求。這促進了更大的晶圓、更精細的制程、FinFET、FD-SOI、大容量FPGA和多核處理器的產(chǎn)生。
現(xiàn)在是2015年，已經(jīng)到了互聯(lián)網(wǎng)時代。我們應該討論芯片設計和制造方式怎么針對物聯(lián)網(wǎng)進行根本性的改變-但是，我們并沒有真的進行這種探討，因為物聯(lián)網(wǎng)目前仍沒有得到大規(guī)模的應用。
誠然，我們有數(shù)十種微控制器架構(gòu)，并且有幾十億顆芯片運行在各個角落。但是，我們設計的這些僅僅是讓終端節(jié)點變得智能化而已-控制一些按鍵、點亮一些LED、讓電機旋轉(zhuǎn)、讀取傳感器數(shù)據(jù)。一些汽車和工業(yè)應用將一些簡單的總線比如CAN放進系統(tǒng)中。先行者們也開始在芯片上嵌入如802.15.4或ISM頻段等射頻單元，集成如zigbee、藍牙和Thread等協(xié)議棧。像愛特梅爾、Microchip、恩智浦(飛思卡爾的新東家)、Silicon Labs、TI和其它公司都在物聯(lián)網(wǎng)應用上取得了實質(zhì)性的進展。但是，至少從目前來看，這些都算不上我們在上面回顧的歷史中提到的那些里程碑那樣革命性的突破。
近期一次高管峰會上安排了討論“大數(shù)據(jù)”的兩個會議，一個是從EDA產(chǎn)業(yè)行為分析和設計收斂的角度，一個是從連通性權(quán)衡的角度。我們都知道，連接性標準雖然太多了，但涉及到物聯(lián)網(wǎng)時，在數(shù)據(jù)層面的互操作性上卻一直是個軟肋。
盡管如此，我們談論的話題對物聯(lián)網(wǎng)仍有些跑題。我認為我們所討論的只是“物聯(lián)網(wǎng)的粉飾工作”，所有人都在他們的網(wǎng)站和展位上掛上物聯(lián)網(wǎng)以吸引流量。當然，我也無意貶低任何人，這個行業(yè)里有實打?qū)嵉暮脰|西，也有華而不實的噱頭。ARM集中于物聯(lián)網(wǎng)上，正在取得很大的進展，Mentor在SoC和嵌入式軟件設計上都非常專業(yè)，Synopsys則擁有自家架構(gòu)的ARC核和虛擬原型。
我們需要在物聯(lián)網(wǎng)上取得更多實際進展，當今的芯片制造商至少忽略了五樣東西：
1 工藝。在14nm FinFET和130nm BCD工藝之間，有一代工藝特別適合物聯(lián)網(wǎng)。我們知道，到了28nm以下時生產(chǎn)混合信號芯片和嵌入式Flash變得相當困難。而MEMS也面臨著成本的一些挑戰(zhàn)。大談萬億級別體量的芯片和虛而不實的論斷會讓大多數(shù)芯片廠商瞌睡連天的-這些畢竟還遠未發(fā)生，坦白來講，這也根本不是適用于大多數(shù)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展模式，特別是那些在14nm先期投入了數(shù)十億美金的公司需要更高的平均價格才能回收成本。哪個節(jié)點才是專用于物聯(lián)網(wǎng)、可同時兼顧工藝和商業(yè)模式的黃金工藝？（提示，ARM宣布和聯(lián)電、臺積電推行55納米ULP解決方案）；
2 亞閾值。MCU廠商們都深諳超低功耗技術，對uA/MHz等度量值和從catnapping到comatose等各種模式如數(shù)家珍。自上世紀80年代以來，除了功耗指標變得更低了以外，這個行業(yè)的大局基本沒有太大的變化。將要發(fā)生的根本性的變化是亞閾值邏輯或者類似的技術，Ambiq和PsiKick 都是這個領域的公司。還有ARM孵化并于近期購回的Sunrise Micro Devices，也是從事亞閾值技術的新秀，該技術被用于ARM Cordio產(chǎn)品線中；
3 混合信號。當我試著制作無人機時（那時我們的叫法是遙控飛行器），當時用了很多LM148和Siliconix的模擬開關器件?；旌闲盘柺俏业男念^之好。
業(yè)界已經(jīng)將混合信號集成在各種MCU上。我需要使用參數(shù)搜索，以期望能在上千種型號中找到分辨率、通道數(shù)、管腳數(shù)都能精確地滿足我的要求的器件。這里有Cypress的PSoC、Triad的VCA和美信的MAX11300，他們的可配置性都不是很好。另一種相反的思路是，在一個專用的SoC設計中放一個集成的IP模塊，如果你資金充足，這個方法也能奏效。當能夠很容易地用CPLD創(chuàng)建混合信號器件時，那時就方便多了；
4 優(yōu)化。在服務器設計中，針對工作負載優(yōu)化的處理器獨領風騷，非常流行，對物聯(lián)網(wǎng)也可能如此。現(xiàn)在，人們對物聯(lián)網(wǎng)的關注都在終端節(jié)點上，但是在網(wǎng)關和基礎設施層面上的優(yōu)化也同樣存在著大量的機會。網(wǎng)絡芯片讓MCU架構(gòu)更像SoC。
我們需要調(diào)整思路，不再將物聯(lián)網(wǎng)上的通信視為一堆數(shù)據(jù)包的簡單堆積，而要以線程的形式看待它，并找出能讓通信變得更快的方法?！拔锫?lián)網(wǎng)帶寬很低。”我總能聽到這個調(diào)調(diào)，對終端設備上的某個特殊的傳感器而言可能確實如此-但是將1萬個傳感器混合在一起，進行實時預測分析，想想吧，需要多大的帶寬呢？工作負載優(yōu)化對RISC是一種行之有效的方式，物聯(lián)網(wǎng)器件同樣也需要這種技術；
5 編程。ARM正在構(gòu)建自己的生態(tài)，包括mBed OS、優(yōu)化的Cortex-M IP。還有，Google的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)Brillo怎么優(yōu)化，是不是有的應用能更好地實施MQTT或DDS協(xié)議？在這里，真正地理解物聯(lián)網(wǎng)軟件，可能蘊藏著最大的機會。
芯片制造商需要注意的另外一個變化是，并不是所有的軟件都是用C語言或者Java開發(fā)的，它們是當今世界上最流行的兩種語言。當在Unix環(huán)境下工作，并且能到位一級編程硬件時，C語言表現(xiàn)特別優(yōu)秀?，F(xiàn)在，在物聯(lián)網(wǎng)領域，很多其他語言正在出現(xiàn)（有些是基于C的）。今天的程序員正在學習使用Python-嵌入式正統(tǒng)主義者需要停止對這個語言只是個解釋器的吐槽。分布式數(shù)據(jù)分析用Lua語言，安全并發(fā)線程，使用Rust，它剛剛推出了首個穩(wěn)定版本。這是一個全新的世界，C編譯器和調(diào)試器不再是唯一的選擇了，甚至不是最正確的那個。
面對物聯(lián)網(wǎng)時，我們依然在舊的芯片技術基礎上盲目用功。正如史蒂夫?喬布斯在2007年推出iPhone時引用艾凱倫的話說：“真正關心軟件的人必須制造自己的硬件?！蔽覀兛吹教O果接下來的一系列動作，它制造了自己的芯片，可以更好地運行自己的軟件。
物聯(lián)網(wǎng)實際上就是軟件，現(xiàn)在是時候只針對它開發(fā)專有的芯片了。
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