破壞式創新——台灣敢砸錢量產「開源處理器」嗎？

前言

2005年冬天，義大利一家科技學校的老師Massimo Banzi，為了讓學生們有好用的微控制器開發板，於是和西班牙籍的David Cuartielles 討論了這個問題，結果設計出了Arduino。

重要的是，他們決定將這個開發板的電路公開，成為開放原始碼電路板。至此之後，開放原始碼從軟體領域跨入了硬體領域。

如今Arduino已經成了全球最受歡迎的「單晶片開發板」，甚至連Intel都希望能與Arduino合作。

無獨有偶的，2006英國的樹莓派基金會想要讓小孩也能學會電腦硬體，於是請Eben Upton負責設計，結果在2011年八月做出了「樹莓派單板電腦」(Raspberry Pi)。

而且首批「樹莓派」共一萬個電路板是在中國與台灣製造的，而不是在英國。

現今，Arduino與「樹莓派」都已經成為「學校與個人」學習電腦硬體的重要工具，它們已經改變了整個「電腦硬體學習」的產業生態，成為「電子產業的後起之秀」。

為何台灣沒做出Arduino與樹莓派？

我常常在想，台灣身為電子產業的大國，有能力做出Arduino與樹莓派的工程師所在多有，但為何台灣沒有人領先做出Arduino、樹莓派，或者是更棒的開源硬體產品呢？

是台灣沒有這樣的技術嗎？ 喔！不！絕對不是！

我們所缺乏的，不是技術，更不是資金，而是一種開放原始碼的心態，一種「不為營利」而創造發明的生活態度。

而正是由於「在商言商」的想法，讓我們錯失了成為「開放原始碼硬體產業」領頭羊的機會。

當電子業的利潤越來越薄，當原本的高科技已然成了「傳統產業」，我們是否還要死守著那些所謂的技術而不放，是否還要把這些技術隱藏起來，而不是開放出來呢？

如果我們採用更開放的態度面對這個世界，我們究竟會獲利或者是受害呢？

如果我們更開放

假如我們願意採用更開放的態度面對這個世界，暫時不要計較獲利，那麼、台灣可以為「開放原始碼」世界貢獻些甚麼呢？

舉個例子而言，目前「開放原始碼」世界裏，已經有了幾款「開源處理器」（Open Source CPU），像是OpenRISC就是一顆發展相當完整的「軟核心」（Softcore）處理器，這種處理器很可能是台灣切入「開放原始碼」世界的關鍵進入點。

什麼是軟核心？

在數位 IC 設計領域，對於較複雜的產品，通常會採用Verilog或VHDL這樣的硬體描述語言來進行設計，這些設計透過EDA自動化工具轉換成「數位電路」之後，才能進一步放到晶圓內成為IC。

而那種採用Verilog或VHDL所設計出來的處理器，就稱為軟核心，因為這些核心通常不是直接被拿進晶圓廠生產，而是先燒錄到「可程式化晶片」當中，成為一種在現成IC上建構出特有電路的處理器，這種「可程式化晶片上的處理器」就稱為「軟核心」。

上述的OpenRISC處理器，就是這樣的一種軟核心處理器。

最近幾年，在開放原始碼的世界裡，採用Verilog或VHDL設計出來的開放電路已經越來越多了，從簡單的數位電路到複雜的CPU、GPU、SOC等領域都有人釋出開放原始碼的作品，而且支援度越來越完整。

像是 OpenRISC 上就已經有了gcc編譯工具、虛擬機等軟體，有了這些工具之後，我們究可以輕易的將FreeRTOS、Linux或是Android等開放原始碼作業系統給移植到OpenRISC處理器上，形成一套從軟體到硬體全部開放的電腦。

這樣的開放電腦，在可程式化的FPGA上面，已經由成大的蘇文鈺老師團隊透過 OpenRISC建構出來了。

開源處理器

假設若要請台積電等廠商量產OpenRISC這類開源處理器的話，那麼至少需要上億的資金，這樣的資金是學校單位不可能擁有的。因此需要「具有規模與實力」的廠商才有辦法完成這個「不可能的任務」。

那麼開放原始碼的世界還需要些甚麼呢？台灣的電子業廠商又能做些甚麼呢？

其實是有的。假如台灣電子產業願意擁抱開放原始碼的話！

上述的 OpenRISC 目前還是只有軟核心（Softcore），而沒有硬核心（Hardcore）。也就是說、OpenRISC可以燒錄到FPGA上成為「軟處理器」，但是還沒有人將 OpenRISC做成專用晶片（ASIC）。

基本上，FPGA 上的軟核心有幾個問題，那就是執行速度會比製作成硬核心慢上幾十倍，甚至上百倍，而且 FPGA 的生產成本比硬核心高很多，所以通常在量產市場上的價值有限，但是在學習的角度上卻很有價值。

就我所知，雖然還有兩個團體也推出了「開源處理器」，一個是歐洲太空科技研究中心（European Space Research and Technology Centre）所推出的LEON系列處理器，另一個是被「甲骨文」（Oracle）所併購的昇陽 （Sun）所推出的OpenSPARC 系列，而且LEON還是衍生自SPARC系列，因此兩者是有親屬關係的。

但是這兩個系列幾乎都鎖定「高階市場」，而且都有廠商在主導，因此也很難受到開放原始碼開發者的信賴，不像 OpenRISC 是由硬體開源社群OpenCores所設計的，因此在OpenRISC在對開源社群的吸引力上還是略勝一籌的。

一當台灣廠商願意擁抱開放原始碼的話，砸錢下去量產一顆「單核心的低階開源處理器」會是一個非常重要的貢獻，而且這樣的行動很可能會造成全球電子產業生態的大改變，影響將會是全面性的。

透過低階「單核心處理器」市場的切入，我們可以將OpenRISC連接上Arduino開發工具，在嵌入式開發板上奪取低階處理器的市場，雖然這個市場的單價不高，但卻是開源玩家與教育單位最常使用的市場。

一但佔有了「開源教育」市場，就可以進一步進軍「手持式裝置」這類的市場，整個市場的規模將有機會擴大數十倍到百倍。

目前的處理器市場戰況

目前處理器領域的主要角色，是美國的Intel（英特爾）、AMD與英國的ARM （安謀）公司，Intel與AMD主要生產的是桌上型電腦的處理器，而ARM則是在手機與平板等行動裝置上佔有絕對優勢的地位。

Intel與AMD等公司都有晶圓廠，可以自行生產處理器，但是ARM這家公司沒有晶圓廠，也不生產處理器，而是將其設計的處理器授權給三星、德儀等公司去生產，賺的錢純粹是智慧財產的授權金。

當然，也有其他國家虎視眈眈的想要進入處理器的領域。像是中國大陸的「龍芯」計畫就一直想要生產自己的處理器，而台灣的「晶心科技」（Andes）則是由行政院與聯發科等廠商聯手想要進入此一領域，另外像台灣的「威盛」也一直企圖在處理器領域能得到更大的市場份額。

然而上述廠商大都採用「閉源」（Closed Source）的思路模式，把處理器當成是自家的商業機密，而且申請很多專利來防止他人仿造自己的處理器。

也正因為如此，在處理器設計上後進的國家，像是中國與台灣，都還沒辦法成功的切入處理器的世界級供應鏈中。

如果，我們能轉換一下思維，不要事事都想著獲利，把心一橫，就當把錢拿去捐獻做公益了，或許反而能為整個產業開闢一條全新的道路也說不定。

我知道台灣有不少公司都具備這樣的能力與本錢，但是卻因為「沒有利潤」的思維障礙，而不願意投入「開源處理器」的生產領域，為開放原始碼世界創造出新的格局。

或許，改變世界的最快道路，就是「繞遠路」，因為那些看得到的機會，早就被人擠爆而難以進入了！

如果我們願意捨近求遠、甚至是不求回報的話，我們反而會擁有一個絕佳的機會點，投入「開源處理器」的設計與生產行動，將會是台灣切入「處理器產業」的絕佳機會。

回想15年前，世界上應該還很少人會認為「作業系統」領域會被「開放原始碼」所佔領，微軟的Windows會輸給像Linux這樣的作業系統。但是15年後的今天，Linux已然是全球占有率最高的作業系統，因為Google透過架構在Linux上的 Android系統已經佔有了大部分的「手機與平板」裝置，其數量早已超過了桌上型電腦，於是Linux成為了全世界工業影響力最強大的作業系統。

呼籲

時至今日，我認為「開源作業系統」的故事，很可能會在「處理器」這個領域再度上演，假如台灣能夠藉由目前在「IC設計與晶圓代工」領域的優勢量產能力，暫時不計較成本與利潤，投資並切入「開源處理器」的量產，我們很可能會有機會成為未來「開源處理器」產業的領頭羊，讓台灣在處理器市場的地位從邊緣邁向核心，就像Google透過Android在作業系統市場戰勝了微軟一樣。而不是死守著代工的地位不放，因為遲早中國大陸的代工產業將會超越台灣，而成為全球代工產業的龍頭。

郭董、張董、蔡董、王董、以及那些有實力生產「開源處理器」的廠商們，我代表「開放原始碼社群」，誠摯的邀請你們一同來改變這個世界。

台灣仍然是有實力與影響力的，只要我們願意把利潤先放下，暫時不求回報，投入「開源處理器」的設計與生產行列，我相信反而能為整個電腦工業體系帶來前所未有的革命，讓台灣在開源的世界裏不再缺席！

如果您的公司願意生產「開源處理器」，請與我連絡！

我的 email 是：ccckmit@gmail.com。