ทำไมฮาร์ดแวร์แบบเปิดถึงหาได้ยาก? [ปิด]

ฉันพยายามเข้าใจว่าทำไมฮาร์ดแวร์แบบเปิดถึงได้ยากกว่าซอฟต์แวร์ ฉันได้ลองตรวจสอบทางออนไลน์และไม่สามารถหาคำอธิบายที่น่าพอใจได้

ฉันเข้าใจว่าฮาร์ดแวร์นั้นง่ายกว่ามากในการรักษาความเป็นเจ้าของและยากยิ่งขึ้น (เป็นไปไม่ได้) ในการทำวิศวกรรมย้อนกลับ (ในกรณีของ IC ไม่ใช่ PCB) แต่ทำไมมันถึงหยุดการริเริ่มฮาร์ดแวร์แบบเปิด?

มันเป็นต้นทุนการผลิตหรือไม่? มันขาดความรู้ร่วมกันเกี่ยวกับการออกแบบฮาร์ดแวร์หรือไม่? มันซับซ้อนหรือไม่

ด้วยการถือกำเนิดของ FPGA ทำให้มันง่ายในการออกแบบฮาร์ดแวร์ (แม้ว่าพวกมันจะเป็นกรรมสิทธิ์ของตัวเองเช่นกัน) ฉันคาดหวังว่าฮาร์ดแวร์แบบเปิดจะถอดในอัตราที่เร็วกว่าที่เคยเป็นมา

ฉันขอโทษถ้านี่เป็นสถานที่ที่ผิดที่จะถาม แต่มันทำให้ฉันงุนงงมาประมาณหนึ่งปีแล้วและทำให้ฉันหวังว่าฉันจะเอาวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์แทนวิศวกรรมคอมพิวเตอร์

ทุกคนสามารถแก้ไขซอร์สโค้ดที่บ้านได้มีเพียงไม่กี่คนที่มีโรงงานผลิตชิปเพื่อทำชิปที่กำหนดเองให้เอง ไบต์มีอิสระในการสร้างและแจกจ่ายวัสดุไม่ได้

นอกจากนี้ยังมีปัญหาที่ซอร์สโค้ดเป็นแบบพกพาและแม้ว่าไฟล์ CAD ฯลฯ เป็นแบบพกพา แต่ก็มีค่าใช้จ่ายและข้อผิดพลาด & ค่าใช้จ่ายในการตั้งค่าที่มากกว่า

การพิมพ์ 3 มิติข้ามขอบเขตบางอย่างอาจใช้ความพยายามเล็กน้อยในการทำเช่นเดียวกันสำหรับเทคโนโลยี (เก่ากว่า) ของการตัดเฉือนทั้งชิ้นส่วนและ PCB

แก้ไขเพื่อเพิ่ม:อ่านคำถามอีกครั้งและอาจเป็นเจตนาของคำถามที่เกี่ยวข้องกับ FPGA ของฉันจะบอกว่าพวกเขายังคงเป็นศิลปะมืดในหลาย ๆ คนและไม่ได้อยู่ในเรดาร์ของคนส่วนใหญ่ อุปสรรคในการเข้าค่อนข้างสูงทั้งในแง่ของความพยายามความเข้าใจและเครื่องมือ

ฮาร์ดแวร์แบบเปิดไม่ได้ยากนัก บริษัท อย่าง Sparkfun, Adafruit และ Arduino จัดทำแผนงานและเฟิร์มแวร์ให้กับสาธารณชน นอกจากนี้อย่าลืมชุมชนผู้ผลิตที่มีส่วนร่วมอย่างมากในการเปิดฮาร์ดแวร์ นอกจากนี้ยังมี Open Source Hardware Association (แต่คุณอาจรู้อยู่แล้ว!)

ดูเหมือนว่าซอฟต์แวร์โอเพ่นซอร์สนั้นมีความโดดเด่นกว่าฮาร์ดแวร์แบบเปิดเล็กน้อย แต่ฮาร์ดแวร์แบบโอเพ่นซอร์สอยู่ที่นั่นและมันก็ใหญ่ เพียงใช้เวลา 2 นาทีกับคำแนะนำและคุณจะเห็น การขาดความรู้ร่วมกันไม่ใช่ปัญหา

ได้รับแล้วคุณอาจจะไม่เห็นรหัส verilog หรือ VHDL ฟรี (ในอิสระ) มากมาย แต่มันออกมาอยู่ที่นั่น ดูเหมือนว่าตัวควบคุมไมโครคอนโทรลเลอร์มากกว่า FPGAs จะทำให้ชุมชนผู้ผลิตฮาร์ดแวร์ / ผู้ผลิตเปิด

ฉันเห็นว่าคุณได้ชี้แจงบางสิ่งเกี่ยวกับความคิดเห็นเกี่ยวกับการเป็นฮาร์ดแวร์แบบเปิดในความหมายที่แท้จริงของคำที่ผู้คนสามารถออกแบบและผลิตได้เองตั้งแต่เริ่มต้น

ส่วนใหญ่จะมาจากต้นทุนการผลิตและความซับซ้อน เมื่อพิจารณาถึงตัวอย่างของ OpenRISC ของคุณในขณะที่ตัวเลือกหลัก ๆ สามตัวค่าใช้จ่ายเหล่านี้เป็นสนามเบสบอล แต่เป็นสิ่งบ่งบอกถึงสิ่งต่างๆ

• ใช้แพลตฟอร์ม ARM ที่เป็นกรรมสิทธิ์แทนและซื้อชิปจาก บริษัท Atmel หรือผู้ผลิตรายอื่นกว่า 20 ราย ค่าใช้จ่ายบอกว่า $ 5 ต่อชิ้นส่วนชิปนั้นได้รับการบันทึกไว้อย่างดีและได้รับการพิสูจน์แล้ว พวกเขาไม่ต้องการวงจรสนับสนุนมากนักและหลาย ๆ คนมาในแพ็คเกจหรือบนบอร์ดต้นแบบราคาถูกที่สามารถบัดกรีด้วยมือได้อย่างง่ายดาย

• ใช้โปรเซสเซอร์ OpenRISC เพิ่มอุปกรณ์ต่อพ่วงสนับสนุนและโหลดลงใน FPGA เป็นโครงการที่ประสบความสำเร็จ "ที่บ้าน" / เปิดฮาร์ดแวร์และค่าติดตั้งไม่มาก อย่างไรก็ตาม FPGA ยังคงเป็นกรรมสิทธิ์ตามที่คุณชี้ให้เห็นและมีแนวโน้มที่จะมาที่ $ 20 ต่อส่วนรวมถึงวงจรสนับสนุนไม่พูดถึงแพคเกจจำนวนมากยากที่จะประสานมือ

• ใช้หน่วยประมวลผล OpenRISC เพิ่มอุปกรณ์ต่อพ่วงรองรับและรับ ASIC ตามที่คุณต้องการคุณสามารถซื้อสิ่งอำนวยความสะดวกของคุณเองได้ การได้รับ ASIC จากโรงงานผลิตที่มีอยู่นั้นจะมีเครื่องหมายเป็นร้อยเป็นพันชนิดการซื้อสิ่งอำนวยความสะดวกของคุณเองเพื่อผลิตนั้นจะอยู่ในลำดับของหลายร้อยล้าน

อีกสิ่งหนึ่งที่ควรจดจำคือในขณะที่ FPGA ทำสิ่งต่าง ๆ ได้ง่ายขึ้นในการออกแบบบางอย่างพวกเขาครอบคลุมเฉพาะโดเมนดิจิทัลเท่านั้น การออกแบบในโลกแห่งความเป็นจริงส่วนใหญ่ต้องการวงจรสนับสนุนแบบอะนาล็อกมากมายในการปฏิบัติหน้าที่ขั้นสุดท้ายดังนั้น FPGA อาจไม่เป็นทางออกที่เป็นสากลอย่างที่คุณเชื่อ

ด้าน "อิสระในการแจกจ่ายซ้ำ" และ "อิสระในการแก้ไข" ของซอฟต์แวร์ฟรีจริง ๆ แล้วแปลไม่ได้ดีกับฮาร์ดแวร์ มีการทำงานและค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้องกับการคัดลอกคณะกรรมการเป็นและมากอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการคัดลอก ASIC (แก้ไขหรืออื่น ๆ ) มันจะไม่สามารถเข้าถึงได้โดยผู้ใช้โดยเฉลี่ยในอนาคตอันใกล้

อีกปัจจัยคือความล้าสมัยอย่างรวดเร็ว ซอฟต์แวร์ UNIX แบบเปิดบางตัวมีอายุสามสิบปี GCC อายุประมาณ 25 ปี โดยทั่วไปฮาร์ดแวร์แบบเปิดจะมีเวลาสั้นลงก่อนที่มันจะเริ่มล้าสมัยอย่างน่ากลัว โดยเฉพาะอย่างยิ่งในทุกสิ่งที่ผู้คนต้องการเปิด: โปรเซสเซอร์ฮาร์ดแวร์กราฟิกอินเทอร์เฟซไร้สาย

(คุณอาจมีการเปิดใหม่สำหรับเช่น 555 หรือ LM741 ซึ่งจะเป็นอมตะมากขึ้น แต่สิ่งที่จะเป็นจุดได้อย่างไรมันจะแตกต่างอย่างมากจากคนปัจจุบัน)

แน่นอนว่ามีขอบเขตสำหรับการพัฒนาฮาร์ดแวร์ "ชุมชน" แต่ขึ้นอยู่กับการมีชุมชน * ที่เสถียรและมีเหตุผลซึ่งสามารถยอมรับสิ่งที่ต้องการและยินดีจ่าย อีกครั้งต้องทำงานมาก

* (การใช้ชิป Broadcom แบบกึ่งปิดใน Raspberry Pi ได้ดึงดูดกลุ่มผู้ร้องเรียนขนาดเล็ก แต่โกรธมากฉันคิดว่าสิ่งที่ทำให้คนมีเหตุผลออกจากโครงการที่จำเป็นต้องมีการออกแบบ Open ASIC . การทดแทนสามารถทำได้ประมาณ $ 5m และงานหนึ่งปีเว้นแต่จะมีอุปสรรคสิทธิบัตรภัยพิบัติคุณจะต้องสูญเสียฮาร์ดแวร์ถอดรหัสวิดีโอที่ได้รับสิทธิบัตรและถอดรหัสใบอนุญาตชุดคำสั่งจาก ARM)

ห่วงโซ่เครื่องมือเข้าถึงคนบนถนนได้น้อยกว่ามาก ทุกคนและลุงของพวกเขาสามารถรับ compliler ฐานข้อมูล ... แต่ออสซิลโลสโคปเครื่องกำเนิดฟังก์ชันอุปทานม้านั่งห้องสมุดอะไหล่และทักษะที่ยากต่อการใช้งานพวกเขาเพียงแค่หมายความว่าจะมีคำสั่งของผู้เล่นน้อยกว่า ในเกมฮาร์ดแวร์แบบเปิด

ฉันเห็นด้วยอย่างสมบูรณ์กับการประเมิน "ลำดับความสำคัญ" ว่าซอฟต์แวร์แบบเปิดที่เข้าถึงได้ง่ายและสะดวกสบายเป็นอย่างไรเมื่อเทียบกับฮาร์ดแวร์แบบเปิด มันลงมาที่ 'บิต' เทียบกับ 'อะตอม' ค่าใช้จ่ายและปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการทำงานในโครงการซอฟต์แวร์แบบเปิดต่ำมากและเครื่องมือและโครงสร้างพื้นฐาน (อินเทอร์เน็ต github และพีซีของคุณ) ได้รับเงินทั้งหมดก่อนที่จะเริ่มโครงการซอฟต์แวร์แบบเปิดดังนั้นค่าใช้จ่ายที่เพิ่มขึ้นคือเวลาของคุณ

ฮาร์ดแวร์แบบเปิดจำเป็นต้องให้คุณได้รับ 'อะตอม' เพียงเพื่อเริ่มต้นโครงการและตามที่โพสต์ก่อนหน้าระบุไว้:

• การใช้ผลิตภัณฑ์มาตรฐานของ บริษัท เป็นตัวเลือกต้นทุนต่ำสุด ($ 5 ถึง $ 100) *
• การใช้ FPGA นั้นมีค่าใช้จ่ายสูงกว่า ($ 20 ถึง $ 2000)
• ASIC ที่คุณกำหนดเอง ($ 200,000 ถึง $ 2,000,000)
• fab ของคุณเองเพื่อสร้างชิ้นส่วนของคุณ ($ 500,000,000 ถึง $ 2B)

'* ค่าใช้จ่ายเหล่านี้รวมถึงค่าใช้จ่ายในการพัฒนาเช่นเดียวกับค่าใช้จ่ายชิป

ตอนนี้การเคลื่อนไหวของฮาร์ดแวร์สัญญาณผสมเปิดไม่ได้รับประโยชน์จากตัวเลือกคล้ายกับ FPGA ดังกล่าวข้างต้นพร้อมกับต้นทุนการพัฒนาที่สมเหตุสมผลและต้นทุนอุปกรณ์

บริษัท ต่างๆ [ใช่ บริษัท ของฉันเป็นหนึ่งในนั้น] กำลังทำงานเพื่อแก้ไขปัญหาสัญญาณผสมที่สามารถกำหนดค่าได้ซึ่งจะนำรูปแบบธุรกิจแบบ FPGA มาสู่การออกแบบชิปแอนะล็อกและสัญญาณผสม ในทุกวันนี้ฮาร์ดแวร์แบบเปิดในชิปสัญญาณผสมที่ตั้งค่าได้จะให้ยืมตัวเองเพื่อเปิดโครงการฮาร์ดแวร์มากกว่าการออกแบบระดับ PCB ในปัจจุบัน

ใช่ฉันกำลังบอกว่าการออกแบบชิปที่กำหนดค่าได้ง่ายกว่าการออกแบบ PCB

ชิปที่กำหนดค่าได้จะประกอบด้วย IP ที่ได้รับการพิสูจน์ด้วยซิลิกอนซึ่งสามารถเชื่อมโยงกับการเปลี่ยนแปลงเลเยอร์หน้ากากเดียวโดยเครื่องมือออกแบบอัตโนมัติคล้ายกับสถานที่และเส้นทาง FPGA และเส้นทางการกำหนดค่า และการออกแบบสัญญาณผสมไม่ล้าสมัยเร็วเท่ากับการออกแบบดิจิทัลเนื่องจากวงจรอะนาล็อกไม่จำเป็นต้องไล่ล่าการออกแบบของมัวร์เช่นเดียวกับดิจิตอล

ความสามารถในการทำงานร่วมกับทีมงานกระจายเนื้อหาของชิปที่กำหนดค่าได้อาจนำแนวคิดซอฟต์แวร์แบบเปิดและประโยชน์ในการออกแบบฮาร์ดแวร์แบบเปิด

หลักฐานของเราคือคุณลักษณะต่อไปนี้จะช่วยให้ฮาร์ดแวร์แบบเปิดเป็นที่นิยมมากขึ้น:

• ฮาร์ดแวร์ชิปสัญญาณผสมที่กำหนดค่าได้มาตรฐาน
• IP ที่เป็นลักษณะและจัดทำเป็นเอกสาร
• เครื่องมือการออกแบบระดับสูงราคาไม่แพงที่ให้รายละเอียดการออกแบบชิปแบบเต็มรูปแบบที่เป็นนามธรรม
• การรวบรวมการออกแบบระดับสูงโดยอัตโนมัติไปยังอุปกรณ์ที่กำหนดค่าได้
• ออกแบบเครื่องมือแบ่งปันที่สนับสนุนทีมที่กระจายตัว