电子产品世界

在半导体设计领域，免费对外开放的「开源」（Open Source）技术开始得到广泛应用。这是一种利用任何人都能访问的工具集合来解决因技术高级化带来的成本增加和技术人员短缺等结构性问题的尝试。日本产业技术综合研究所（产综研）和美国谷歌已经开始优化其使用环境。越来越多的企业也开始采用开源规格。

4 月，由日本产业技术综合研究所（产综研）全额出资的 AIST Solutions 设立「OpenSUSI」。该团体描绘的蓝图是完善可利用设计所需工具集的环境，以促进日本半导体工厂的代工接单服务。

开源的优势

开源对于半导体设计来说，具有显著的优势，主要体现在以下几个方面：

降低设计成本：半导体设计通常需要昂贵的工具群和人才，而开源提供了一种通过任何人都能访问的工具群来解决这一问题的途径。据美国半导体产业协会介绍，截至 2020 年，5 纳米半导体的设计成本高达 5.42 亿美元，与 2006 年的 64 纳米产品相比，设计成本膨胀了 19 倍。开源工具的应用有望降低这一成本，使更多企业，尤其是新兴企业，能够承担半导体设计的费用。

提高产业竞争力：开源工具和半导体设计有助于提升整个产业的竞争力。通过开放技术，工程师们可以共享设计资源，促进技术创新和进步。这种协作和共享的精神，有助于推动半导体设计领域的快速发展。具有代表性的例子是软件「GitHub」，全世界的工程师共享源代码，并将其应用于软件开发。操作系统（OS）Linux 是驱动智能手机等多种电子设备运行的基础。

降低进入门槛：开源工具为有志于从事芯片设计的学生和研究人员提供了更多的机会。它们降低了进入门槛，使得更多人能够参与到半导体设计的过程中来。这不仅有助于培养更多的人才，也为产业的发展注入了新的活力。

促进国际合作：开源工具的应用有助于促进国际合作。

如今，在半导体设计领域，同样的趋势也在加快。对外开放的工具集可以降低设计的成本和门槛，为新兴企业等带来更多机会。AIST Solutions 的业务总监冈村淳一表示：「开源的工具和半导体有助于提高产业竞争力。」欧洲的研究人员于 3 月向各国机构发出了要求扩充支持体系的公开信，呼吁「开源工具可大幅降低有志于从事芯片设计的学生和研究人员的入门门槛」。

美国汇聚了新思科技（Synopsys）、楷登电子（Cadence Design Systems）等设计软件巨头，除了以苹果为代表，还有很多具备高水平半导体设计能力的大型科技企业。同时，美国的开源步伐也在加速，已经诞生了如设计软件「OpenRoads」等开源项目。美国谷歌与新兴企业等合作，主导了以开源代码为基础的服务，使得少量半导体也可以委托生产，从而拓宽了自主设计领域。

作为设计核心的开源指令集「RISC-V」在商业应用方面已经走在了前列。指令集规定了半导体在面对指令时如何运行。如果将半导体芯片比作一座城市，那么指令集就相当于交通规则。根据这个规则，可以制作每个区域的设计图（IP）。ARM 公司的 IP 在该市场占据主导地位，但在这种情况下，人们对于垄断持有很高的危机感。在提高设计自由度的需求的推动下，新指令集备受关注。

今年 3 月瑞萨电子宣布率先在业内推出基于内部自研 CPU 内核构建的通用 32 位 RISC-V 微控制器（MCU）——R9A02G021。尽管多家 MCU 供应商最近加入了投资联盟以推动 RISC-V 产品的开发，但瑞萨已独立设计并测试了一款全新 RISC-V 内核——该内核现已在商用产品中实现应用，并可在全球范围内销售。全新的 R9A02G021 MCU 产品群为嵌入式系统设计人员提供了一条清晰的路径，让他们能够基于开源指令集架构（ISA）开发各种功耗敏感及成本敏感型应用。

生成式 AI（人工智能）用半导体也在使用开源指令集。美国 Meta 于 4 月发布的自主设计半导体就采用了 RISC-V。与 Rapidus 合作的加拿大设计企业 Tenstorrent 也在进行相关开发。

据美国调查公司 SHD 集团介绍，使用 RISC-V 设计的大型芯片（SoC）的出货量预计到 2030 年将达到 160 亿颗，年均增长率将超过 40%。

开源同时也面临一些挑战。英国调查公司 Omdia 的铃木寿哉指出：「与单纯的软件相比，要开放与制造工序相关的设计工具，让任何工厂都能使用，技术方面的难度很大。」

但是，对于提出半导体产业复兴方针的日本来说，高水平的设计能力和人才是不可或缺的。在开源方面的努力是拓宽自主设计领域、提高教育和研究活力的重要一环。

关键词： RISC-V

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