2016：期盼IP發展能有更多新火花

　　商用IP已成為當今SoC設計公認的主流，很難想像若沒有廣大IP供應商生態系統所提供的高品質處理器、DSP、匯流排架構、DDR控制器、記憶體巨集、標準元件、I/O控制器、高速PHY與主要類比介面，大部份現今各大電子平臺是否仍會存在。

　　我們應該都能預期全球電子創新周期的發展趨勢——更高的產品密度、更多晶片、更多業界標準、更多IP功能區塊(IP blocks)、更好的工具，也少不了價格、功耗、效能及產品差異化等各方面持續的壓力。但僅此而已嗎?這樣就是創新了嗎?我認為不是，2016 年，我們應該期盼一些驚喜。

　　我們來談談四個相關領域：IP與IoT、IP與視覺功能、IP與類神經網路，以及IP與摩爾定律(Moore’s Law)。

　　IP與IoT

　　物聯網(IoT)在過去兩年甚為流行，但業界現在才剛開始瞭解什么樣的產品具有銷售意義。消費性IoT產品最受歡迎，但許多早期‘可穿戴式’裝置正躺在最上層抽屜中累積灰塵。而像車載資通訊等的IoT交通運輸及商業生產應用，雖然可匯集車輛、農場及工廠資訊，因而起步較快速，但可能無法推動某些IoT宣傳中所見的驚人銷量。IoT的成熟度及成長率在某些方面會推動半導體市場，大致說明一下有以下三個層級。

　　首先，底層市場主要是在裝置中使用低采樣率感測器、低工作周期及相對簡單的軟體，基本IP如微控制器、類比介面、低位元速率無線數據機、內建于晶片上的RAM和快閃記憶體，以及簡易安控，即可滿足這些晶片的需求。單位銷量或許很大，但因需求可能相當普通，所以不會有太多的特殊設計。

　　其次，中階平臺將可支援更高的采樣率介面，包含麥克風、多種動作感測器及更高效能的無線功能。除了微控制器外，這些設計通常會采用大量的DSP、堆疊式DRAM及快閃記憶體晶粒，用來提供儲存功能、更豐富的無線電種類或更佳的有線連網。每個設計的出貨量可能較少，但會有較多的特殊設計種類成長，藉此滿足多樣且具挑戰性的功能。

　　第三個是要求最為嚴苛的高階IoT平臺，需支援IoT中使用攝影機觀察環境、識別人員，并偵測活動模式等用途的快速成長需求。此種以影像為主的平臺將會導致各種技術層面消耗的資源以數量級的規模成長，其中包括運算、記憶體、有線連線及回傳至云端。所需IP也會不同，包括高階CPU、視覺DSP的廣泛使用、先進DDR介面，以及超高速無線網路和行動數據機。這些高階平臺亦會促使IP需求的主要焦點放在IP本身的功能安全性、系統備援和復原方式、效能監控與遠端安全升級等IP強固性的支援上。

　　便利型的消費性IoT裝置可促使單位銷量增加，但‘身負重任’的IoT應用將是高價值IP背后最大的推手。

　　IP與視覺功能

　　與IoT相關的視覺功能主題幾乎都能延伸到每個半導體終端使用者環節，監視和車用視覺系統是最明顯的例子，人員追蹤、撞擊回避、適應性車道追蹤及環景顯示等視覺功能，在接下來的五、六年將更普及。但視覺功能很快就轉型為出人意表的用途，手機和平板電腦將采用真正的視覺辨識，應用在擴增實境(VR)與進階的社群網路上，而消費性裝置則利用視覺功能進行使用者辨識、視線追蹤以及手勢控制。工業用途則會將此功能用于檢驗及監控。此后，要列舉未采用視覺功能的產品可能還比較容易呢!

　　視覺系統將直接采納視覺處理器及GPU的設計，但視覺功能的需求亦將會影響晶片內互連介面、DDR和快閃記憶體控制器，以及如USB及PCI Express (PCIe)等的高速序列介面。

　　IP與類神經網路

　　或許最令人意外的系統架構轉型是類神經網路運算將被快速應用在多種嵌入式系統中。類神經網路正引起影像辨識、語音輸入、網路流量分析、自然語言翻譯及其他種類即時大數據(big data)處理等應用設計原理的革新;類神經網路具備龐大的運算及頻寬需求——用數位電路實現類似動物大腦功能的強固、分層、可再訓練——需要IP在各種運算效率上有巨大突破。特制的類神經運算核心必須能突破每瓦一兆個浮點或整數乘法運算的門檻，與現今處理器和GPU相比，能源效率等級高出20倍，加上匯流排架構頻寬、多核心支援及記憶體頻寬的對應改善，將有機會發展出嶄新的IP類別。

　　IP與摩爾定律

　　可以預見摩爾定律會在2016年再次被宣告失效，但同時我也預見‘摩爾定律的余威’會繼續適用在制程邁向7nm以下時，電路密度、成本與能源等的效率改善穩定速度。沒錯，走在科技最前端的超精密SoC設計雖然建構昂貴，但其可程式化及系統擴張度也更高，也因此昂貴晶片平臺最大部分的投資將轉向軟體。這些軟體導向架構將發展與適應在全新的技術需求及商業模式上。

　　因此，在摩爾定律無法預料的長壽之中，IP的發展除了原先的定位角色之外，將會朝雙重方向演進：其一，IP將會發展為應用導向的解決方案，不再只是為解決系統基本功能區塊需求而建構，而是涵蓋終端應用系統的基本運算、介面及通訊等功能。其二，IP將會具備豐富的軟體，包含驗證環境、API、驅動程式、程式庫及應用程式(含第三方應用程式)，圍繞著底層硬體IP加以封裝;讓使用者利用其便利性及效能，并縮短上市時間、降低風險與減少所需人物力。

　　基于上述，今年會是一個令人興奮的一年!