欧盟更新《关于创建欧洲开源硬件、软件和RISC-V技术主权的建议和路线图》报告

 

来源： 战略科技前沿

2022年9月8日，欧盟委员会更新《关于建立欧洲开源硬件、软件和RISC-V技术主权的建议和路线图》报告。报告指出，作为一种颠覆性方法，开源硬件和软件的使用大大降低了创新型片上系统（SoC）的设计障碍，是欧洲目前的优势领域，中国、美国和印度等国也都发展这一领域的强大能力。为了巩固欧洲在开源领域的全球优势地位并确保技术主权，报告提出了发展建议并制定了技术发展路线图，为汽车、工业自动化、通信、医疗保健和航空/国防等关键市场提供新的技术解决方案。

一、开源生态系统的技术路线图

       

（一）拟议路线图的关键要素

建立保障欧洲技术主权的开源硬件、软件和RISC-V路线图的关键要素包括：

1. 特定领域的体系架构/加速器是计算机体系架构进步的主要机会之一，对学术界和工业界具有巨大的创新潜力。

2. 加速器需要与通用计算环境、芯片级和系统级硬件以及软件堆栈和编程工具集成，以充分发挥其潜力。

3. 硬件集成需要大量的工程工作（接口IP模块、高性能PCB设计），阻碍了小型参与者（如学术界和中小企业）在开源加速器方面的创新。

4. 创新潜力可以通过资助研发开源标准化接口及其相应的硬件实现、以及片上系统和计算系统的可扩展和可重用技术模板来释放。

5. 应解决创新加速器的软件支持挑战。这需要为新的或改进的、以一个或多个计算模型为目标的通用加速器集成软件栈提供研发资金，还需要支持特定领域软件框架（如机器学习或图像处理）的新加速器开发。

6. 应利用欧洲实作中心（EUROPRACTICE）现有的设计共享和商业化机制，促进合作者之间IP模块的交换，以及学术界内全部或部分IP商业化。

7. 应为学术界或工业界提供资金，促进以开源方式开发或许可所需制品（如：IP模块、接口和模板），然后以类似EUROPRACTICE代工服务的“一站式购物”方式向用户提供开源制品服务，并为这些制品的使用者提供培训和支持。

8. 对于通用和特定领域的加速器软件栈，需要采用更加分散的方法。应向学术界和工业界提供资金，以开源方式创建或提供所需制品，然后通过现有渠道（如Github、本地存储库）进行传播。这些开源制品可能包括文档、培训材料和特定领域加速器框架的后端执行示例等。此外，资助项目也需要为使用者提供培训和支持。

9. 为加速器和特定领域架构创新创建开源硬件/软件生态系统需要资助计划，以确保在最初广泛的实验阶段后，未来的资金将用于经实践证明最有益的技术，如以实际用户采用来衡量。

（二）路线图的优先发展方向

报告制定九大需要优先发展的关键方向，包括（1）RISC-V处理器的代码仓库；（2）特定领域处理器架构的开源硬件；（3）开源硬件外围模块的代码仓库；（4）逻辑单元的开源实时互连；（5）系统集成互联；（6）特定领域加速器的软硬件框架；（7）工业级软件和工具；（8）方法论和EDA工具；（9）特定领域的示范应用，并确定了短期（2-5年）、中期（5-10年）和长期（10年以上）发展目标的详细技术清单。

二、保障欧洲开源硬件、软件和RISC-V技术主权的发展建议

       

（一）具体建议

1. 发展开源软件

（1）资助开发：开源或易访问的低成本或无成本基本构架块（如：RISC-V处理器、加速器、外围设备、数据管理IP、调试等芯片IP）；SoC/小芯片/中介层/PCB技术模板；异构SoC操作的软件框架，以减少新硬件设计成本的。

（2）构建块应具有所有视图、软件支持以及测试和文档，以便可以轻松组合和使用。

（3）免费或以最少的使用费和管理费提供构建块服务，如将它们集成到OpenHW或EUROPRACTICE等服务组织中，提供“一站式商店”服务。

（4）确保这些构建块在开源许可下分发，允许所有利益相关者（半导体行业、设备制造商、中小企业、学院/研究等）使用。

2. 建立社区支持

（1）为中小企业和初创企业提供一站式服务，提供长期、全面支持（如：许可证、产品化方面的建议）。

（2）鼓励使用标准规范和标准化工作解决技术差距。

3. 构建“小芯片+中介层”的欧洲生态系统

（1）鼓励通过开源开发构建“小芯片+中介层”生态系统。“Die to Die”通信是小芯片设计生态系统的缺失环节，开源开发将有助于广泛采用并可能导致一个“事实”标准。

（2）开发SoC基础设施模板，包括IP间的通信、存储器和外部世界的接口，并有工具支持轻松集成新的小芯片；开发验证套件允许集成各种开源或非开源IP快速设计完整SoC，并开发“最佳实践”使中小企业、初创企业和行业能够向“小芯片+中介层”迈进。

4. 工具、验证、方法和示范

（1）专有EDA工具将使工业级开源设计IP的开发受益匪浅，EDA工具的授权应在适当条件下提供，而非让商业终端用户支付高昂费用，同时允许所设计IP的宽松授权。

（2）为创建开源EDA生态系统提供资金。参照典型ASIC EDA 流程（逻辑综合、布局、布线），用开源工具逐步替换一个或多个闭源步骤。同时，为实现开源和闭源工具的互操作，需要步骤间的开放接口（如APIs，数据格式）。

（3）应支持开发可重复使用的验证基础设施（如：带有测试框架的IP模块）。

（4）应支持使用开源IPs（RISC-V硬件、加速器和SoC IPs）的工业演示，来验证整个技术链。演示的开源硬件和软件应在适当的许可下提供。

5. 重点关注欧洲在安全解决方案方面的需求

（1）应支持安全关键开源硬件的开发方法研究，尤其是开源社区中的协作、文档、验证和认证。

（2）建立可重复使用的安全验证基础设施（如：带有测试框架的IP模块）。

（3）支持RISC-V硬件的工业示范，特别是在安全领域，以促进硬件/软件协同安全认证。

（二）长期建议

为实现欧洲在开源领域的集群效应和生态系统的长期目标，需要：

1. 建立非营利组织来协调欧洲开源硬件IP提供商

（1）建立一个中立的非营利组织来协调欧洲开源硬件IP提供商。该组织的目标是：开发一个合规标准，以证明开源硬件解决方案的互操作性和工业成熟度；协调市场特定要求（例如，汽车或工业自动化领域的安全性）；由欧盟资助，但对欧盟以外的公司开放，以避免出现封闭的开源硬件IP集群。

（2）在学术界和工业界之间建立IP交换系统。鼓励EDA供应商、设计和IP公司以及IC代工厂开创新的商业模式。

2. 实施教育措施

（1）以有效的方式向公众和行业宣传开源硬件的优势和意义。需要开发适当的教学材料和宣传活动，尤其是，解释开源硬件对欧盟经济的积极影响、以及在保障数字主权方面的战略重要性。

（2）向欧盟公共机构提供激励，包括大学和研究实验室，以促进研究人员为开源硬件开发做出更多贡献，同时在其职业发展中得到适当认可。开放硬件应该成为公共资助机构所有硬件开发的默认范式。