半导体设计迎来“开源潮”半岛bandao体育

　　BD半岛·体育半导体设计需要耗费大量金钱。截至2020年，5纳米半导体的设计成本为5.42亿美元，比2006年的64纳米产品膨胀到了19倍。结果导致只有大企业才能自主设计半导体。垄断加剧时，往往会出现相反的动向……

　　在半导体设计领域，免费对外开放的“开放源代码（Open Source）”开始被广泛应用。这是一种通过任何人都能访问的工具群来解决高级化导致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）和美国谷歌已开始完善其使用环境。采用开放规格的企业也越来越多。

　　4月，一个倡议半导体产业开放化的团体在日本成立。那就是由产综研全额出资的AIST Solutions设立的“OpenSUSI”。该团体描绘的蓝图是，完善可利用设计所需工具群的环境，以促进日本国内半导体工厂的代工接单服务。

　　半导体设计需要耗费大量金钱。据美国半导体产业协会介绍半岛bandao体育，截至2020年，相当于尖端产品的5纳米半导体的设计成本为5.42亿美元。与2006年的尖端产品（64纳米）的设计成本相比，膨胀到了19倍。

　　设计成本为何会越来越高？半导体设计需要工具群和人才。需要购买电路设计图（IP）以及含有所需信息的设计套件，用专用的设计软件来设计。随着技术水平的提高，流程变得更为复杂，“开发成本和团队规模都在过度增大”，美国国防高级研究计划局表示。结果导致只有大企业才能自主设计半导体。

　　垄断加剧时，往往会出现相反的动向。在IT领域半岛bandao体育，开源是技术发展的原动力。实名和匿名的工程师们聚集起来形成社区，共享相当于软件设计图的源代码，并进行改进和管理。这是一种希望通过开放技术（而非垄断技术）来实现技术发展的思想。

　　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。

　　如今，在半导体设计领域，同样的动向也在加快。对外开放的工具群可降低设计的费用和门槛，也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3月向各国机构发出了要求扩充支援体制的公开信，呼吁“开源工具可大幅降低有志从事芯片设计的学生和研究人员的进入门槛”。

　　美国聚集了新思科技（Synopsys）、楷登电子（Cadence Design Systems）等设计软件巨头半岛bandao体育，以苹果为代表，还有很多拥有高水平半导体设计能力的大型科技企业。而且，美国的开源步伐也很快，设计软件“OpenRoads”等已经诞生。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-5”在商业应用方面走在了前面。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的话，那么指令集就相当于交通规则。按照这个规则，来制作每个区域的设计图（IP）。英国ARM制作的省电性能出色的IP掌握着该市场，在这种情况下，人们对垄断结构抱有很高的危机感。在提高设计自由度的需求的推动下，新指令集备受关注。

　　瑞萨电子已于3月开始量产用RISC-5设计的半导体。瞄准的应用领域是家电产品等半岛bandao体育。瑞萨电子计划扩充支持体制和产品，MCU开发业务部长江藤公治表示：“长期来看半岛bandao体育，需求将扩大”。德国博世、英飞凌科技（Infineon Technologies）等5家大型海外企业也于2023年末成立了从事开发业务的新公司。

　　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使用了RISC-5。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-5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％。

　　开源同时也存在课题。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，使任何工厂都能使用，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不可或缺。为开源付出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。