Trouver les déclencheurs du succès du matériel open source

La dernière décennie a été définie par des innovations open source dans divers domaines technologiques. La nature accessible au public de la pile logicielle a permis à la communauté des développeurs d'échanger du code et de réaliser des idées pour créer des chefs-d'œuvre collaboratifs au-delà des frontières organisationnelles. La communauté au sens large n'a pas reconnu la tendance pendant très longtemps. Finalement, le volume et la qualité ont gagné de nombreux partisans, et l'open source est devenu de facto la référence en matière de logiciel, mais qu'en est-il du matériel open source ?

Alors que le logiciel se développait, le développement du matériel restait cloisonné et centré sur l'entreprise pour créer un avantage concurrentiel. L'histoire du hardware est pleine de mouvements non collaboratifs conduisant à l'émergence de spécifications divergentes. Il y a tellement d'exemples où l'innovation cloisonnée a finalement conduit à un marché fragmenté. Au lieu de devenir un avantage commercial durable, la nature exclusive est devenue un goulot d'étranglement et a finalement conduit à la fin de cette norme. Sony BlueRay en est un exemple.

Une raison possible pourrait être que le matériel est la source de la compétitivité des entreprises grâce à la protection de la propriété intellectuelle, c'est pourquoi les entreprises ont souhaité le garder en interne. De toute évidence, cette approche n'a pas évolué et nous avons assisté à une croissance beaucoup plus lente des plates-formes matérielles. Par exemple, l'industrie n'était pas prête lorsque des cas d'utilisation allégés mais exigeants pour l'intelligence artificielle (IA) sont apparus. Les acteurs existants ont essayé de pousser les solutions traditionnelles FPGA, GPU et CPU, qui n'étaient pas idéales pour les calculs exigés par une industrie d'inférence en évolution. Pendant longtemps, Arm a continué d'innover et a fourni un jeu d'instructions très évolué, mais au final, il n'a pas non plus suivi le rythme.

Ce scénario a abouti au fait qu'Amazon et Google ont vu le potentiel des solutions informatiques personnalisées. Ils ont donc commencé à investir dans des semi-conducteurs pour travailler sur des solutions de traitement personnalisées par inférence. Il a apporté la lueur d'espoir à l'horizon pour les véhicules open source basés sur le matériel qui aideront à combler le fossé entre la science des données et l'intelligence alimentée par les mégadonnées. Cet article retrace le parcours du logiciel open source et tire des leçons qui peuvent aider le matériel open source à rattraper son retard en adoptant les meilleures pratiques.

Figure 1 :Arm et son architecture de jeu d'instructions (ISA) sont un centre de connaissances depuis des années. (Source :Arm)

Sauce secrète open source

Lorsque le concept open source est apparu pour la première fois il y a plus de deux décennies, de nombreuses questions se posaient sur la monétisation et, au fil du temps, divers modèles ont évolué. Aujourd'hui, plus de 35 millions de développeurs contribuent au code, alimentant des milliards d'appareils et générant une valeur significative comme résultat. Cela ressort clairement de la liste publique de MongoDB (7,9 milliards de dollars) et d'Elastic (7,3 milliards de dollars) en plus des acquisitions coûteuses de GitHub par Microsoft (7 milliards de dollars), RedHat par IBM (34 milliards de dollars) et MuleSoft par Salesforce après le public cotation de 6,5 milliards de dollars.

Aujourd'hui, toutes les grandes entreprises utilisent l'open source sous une forme ou une autre, car cela aide à créer le logiciel optimisé pour résoudre les problèmes rencontrés. Alors que les secteurs de l'informatique et des télécommunications sont les principaux consommateurs de logiciels open source, couvrant environ 60% de leurs besoins en logiciels, les entreprises industrielles et de santé adoptent rapidement. L'open source a considérablement réduit le temps de développement car la plupart des modules sont disponibles sous une forme bien testée et optimisée, prêts à être intégrés dans la pile logicielle pour résoudre des problèmes spécifiques.

L'open source donne une leçon marketing classique :les utilisateurs sont déjà clients avant même de s'en rendre compte. Au moment où ils s'en rendent compte, ils utilisent tellement l'open source dans leur pile qu'il vaut mieux acheter une licence. L'industrie a parcouru un long chemin depuis la licence incubée Apache jusqu'aux licences plus conviviales proposées par MongoDB, Elastic et Cockroach. C'est ainsi que l'open source a été le pionnier du freemium sans aucun besoin clair de marketing dans les premiers jours.

La sauce secrète pour le succès des logiciels open source est de trouver un problème au cœur de tout nouveau parcours et de laisser le modèle commercial émerger avec le temps. Au fur et à mesure que vous résolvez des problèmes plus importants, la demande de votre code source augmente, ce qui conduit à une mise à l'échelle du projet, attirant plus de capitaux. C'est pourquoi les quartiles supérieurs des projets open source génèrent un intérêt considérable pour les développeurs, alors que la plupart d'entre eux sont des projets communautaires gratuits.

Il est également essentiel de comprendre pourquoi quelqu'un paierait pour un code déjà open source ? La réponse réside dans un support dédié, des correctifs de sécurité et une maintenance sur une période. Cela conduit à différents niveaux d'ouverture pour répondre aux différents niveaux de demande de l'industrie.

Avènement de Linux

Aujourd'hui, les logiciels open source ont considérablement évolué en termes de masterclass de code et de modèles économiques. Chaque fois qu'une entreprise leader s'impliquait dans le développement open source, elle devenait le catalyseur de la création d'une pile importante et durable.

Google a été le pionnier de diverses réussites telles que le système d'exploitation mobile Android, l'apprentissage automatique TensorFlow et Kubernetes pour le déploiement, la mise à l'échelle et la gestion des applications conteneurisées. Il existe plusieurs exemples de jeunes startups créées par des entrepreneurs qui s'efforcent de résoudre un problème. Au fur et à mesure que les masses reconnaissaient le problème, la solution a grandi en taille et en volume, menant à une réussite commerciale.

Dans ce voyage de croissance, l'élément clé a été l'avènement de Linux. Il sert de dorsale évolutive qui pourrait assimiler autant de composants et de matériel divers et offrir des performances élevées de manière transparente. Qu'il s'agisse de fournir une épine dorsale robuste pour gérer des exigences de timing strictes ou de créer de l'espace pour s'adapter à différentes manières de gérer des éléments spécifiques à l'architecture, Linux a été à la hauteur des cas d'utilisation exigeants tout en fournissant des résultats avec succès.

Créer de la colle de type Linux

Dans ce contexte d'évolution des logiciels open source, passons notre exploration au monde matériel open source. Ce n'est pas que le matériel open source n'ait connu aucun succès; partout où le matériel est devenu open source, cela devient une grande réussite. Arduino, une carte microcontrôleur open source, est une illustration de la façon dont le matériel open source a révolutionné la façon dont les gens utilisent le matériel pour la recherche et les activités liées aux projets.

Figure 2 :les cartes de microcontrôleur Arduino témoignent de la promesse du matériel open source. (Source :Arduino)

L'idée du matériel open source prend rapidement de l'ampleur avec les besoins croissants du monde informatique. Plusieurs petits acteurs ont expérimenté le matériel modulaire pour offrir aux clients des choix à configurer avec les modules matériels préférés. L'idée est passionnante, permettant aux utilisateurs d'utiliser le meilleur matériel de leur catégorie pour les haut-parleurs, les caméras et les modules réseau de différents fournisseurs et de créer n'importe quel appareil qu'ils souhaitent.

Mais cette approche n'a pas réussi à se traduire par des offres évolutives et une adoption massive par les consommateurs. La raison peut être attribuée à l'absence de code matériel de pilotage qui pourrait rendre la modularité matérielle vraiment utilisable. Le développement en silos et extrêmement lié rend presque impossible la réalisation de la modularité dans le produit final. Les processeurs atteignant le point d'enfreindre la loi de Moore, il existe un besoin sans précédent d'innovations révolutionnaires pour mettre en commun la sagesse dominante dans cette industrie.

Alors que nous constatons une demande d'open source dans l'espace matériel, les pionniers peuvent emprunter quelques leçons à ses confrères du logiciel open source. Des logiciels open source ont été envisagés pour combler l'écart de performance des logiciels fournis par les principaux fournisseurs. En conséquence, l'accent n'a jamais été mis sur la convivialité, mais sur une fiabilité et des performances de code plus élevées dans des environnements difficiles.

Linux est devenu un système d'exploitation populaire pour les serveurs. MySQL a défié Oracle dans cet espace uniquement sur les mérites de la robustesse architecturale et de l'approche modulaire et a corrigé les lacunes des architectures monolithiques. Aujourd'hui, nous voyons Amazon vendre presque tous les modules logiciels en tant que service séparé, ce qui était impossible dans l'ancienne philosophie du logiciel monolithique.

La question clé est, quel est l'équivalent Linux pour le matériel open source ? Le défi réside dans la complexité du matériel, ce qui rend presque impossible la construction d'une colle de type Linux pour lier tout le matériel ensemble. En conséquence, les barrières physiques, juridiques et économiques ne sont jamais vraiment remises en question pour construire un écosystème matériel démocratique. Dans la première partie, la limite physique est assez compliquée et contraignante à l'évolution d'un véritable équivalent Linux pour le breakout matériel open-source. Mais l'avènement des ramifications 5G à partir de matériel ouvert tel que les réseaux d'accès radio (RAN) a montré qu'il est possible de l'imaginer et de le créer.

La prochaine question cruciale est de savoir si les architectures de jeux d'instructions (ISA) telles que RISC-V peuvent déclencher la prolifération du matériel open source de la même manière que Linux a fait place à une assimilation en douceur de divers composants hétérogènes. Si tel est le cas, il est important de comprendre ce qui a empêché les joueurs précédents de créer un tel écosystème.

Figure 3 :Microsemi a implémenté des cœurs RISC-V dans ses conceptions FPGA. (Source :puce électronique)

Pendant longtemps, Arm a agi comme un centre de connaissances et a apporté le meilleur jeu d'instructions à utiliser par les joueurs qui ne voulaient pas être liés aux options courantes. RISC-V offre une opportunité unique dans l'espace matériel open source et a le potentiel de devenir l'étalon-or après qu'Arm soit potentiellement plié dans une grande entreprise de semi-conducteurs.

Déclencheur vers l'adoption massive

Le défi qui s'ensuit réside dans la courbe d'apprentissage des nouveaux outils. Pendant une période incroyable, l'industrie du matériel n'a pas vu de changement radical dans la façon dont elle vérifie le code RTL. SV-UVM est un choix de facto qui a évolué progressivement et a créé une zone de confort importante. Il est difficile de créer une nouvelle solution et de s'attendre à ce que les gens l'adoptent joyeusement. La valeur doit être considérablement plus importante pour déclencher l'adoption massive d'un nouvel ensemble d'outils de conception et de vérification afin de créer des conceptions matérielles élégantes.

Il existe des réussites dans les spécifications matérielles open source telles que PCIe, USB et OpenCL et OpenCV, cependant, le chemin vers un véritable matériel open source passe par le puzzle de la production. Cela impliquerait l'avènement du prochain TSMC capable de prendre en charge une expédition flexible et de créer le pipeline de bout en bout pour la vérification RTL alignée sur un nouveau monde de matériel open source. C'est plus facile à dire qu'à faire car, contrairement aux logiciels où l'investissement n'est pas énorme, dans le matériel, chaque couche est construite sur des décennies de manière étroitement couplée et son démantèlement est coûteux pour faire place au matériel open source.

L'évolution progressive des outils existants peut prendre un siècle pour atteindre le stade du matériel open source qui change l'activité. La solution est de lancer une nouvelle ère de réflexion différente et d'échappée avec une feuille de route définie. À moins que les pionniers du matériel open source ne trouvent la réponse aux problèmes de bout en bout, l'adoption et la mise en place d'un équivalent Linux de facto trouveront des preneurs limités. L'investissement dans les outils de conception et la production devra être réussi avec une reconversion massive pour faire en sorte que la nouvelle chaîne d'outils soit adoptée en masse par la communauté de conception pour créer un développement matériel agile.

>> Cet article a été initialement publié le notre site frère, EDN.

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Prasant Agarwal a travaillé avec STMicroelectronics, Samsung et Solarflare Communications dans divers rôles de stratégie, de marketing et de gestion de produits.

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