Le matériel open-source peut-il rivaliser avec l'héritage de Linux ?

Cette année marque le 30e anniversaire de la sortie du noyau Linux, pierre angulaire du mouvement open-source logiciel. Le code librement disponible du noyau a engendré des centaines de distributions Linux robustes, stables et flexibles, créant un héritage d'innovation et de fiabilité.

Fort de ce succès, la même philosophie open-source peut-elle s'appliquer au matériel ? Une architecture de jeu d'instructions (ISA) comme RISC-V peut-elle servir de fondation à une prolifération de silicium open-source, miroir du rôle de Linux pour le logiciel ?

La réponse est à la fois oui et non.

RISC-V est bien un standard ouvert, offrant la liberté, flexibilité et vitesse nécessaires pour construire des produits autour. Cependant, le matériel est intrinsèquement plus complexe, impliquant de multiples couches de la pile, ce qui signifie que ce n'est pas aussi simple que de livrer un paquet logiciel.

Pour explorer cette question, nous avons interrogé des acteurs clés de l'écosystème RISC-V — incluant OpenHW Group, RISC-V International, NXP Semiconductors et Andes Technology. Leurs insights soulignent similarités avec l'open-source logiciel, identifient barrières à l'adoption matérielle, et soulignent l'importance d'une communauté et écosystème vibrants.

Écosystème de qualité et de support sont critiques

Rick O'Connor, président et CEO de l'OpenHW Group, compare RISC-V au noyau Linux : « L'ISA RISC-V est ce qu'était le noyau pour Linux au début, et d'autres projets open-source logiciels en ont germé. » Il a ajouté que l'ISA est la graine à partir de laquelle un écosystème matériel peut croître.

Rick O'Connor

O'Connor met en garde : la qualité reste une barrière significative. « Si vous travaillez dans une entreprise SoC à haut volume, vous ne pouvez pas simplement adopter un cœur dérivé d'université et le déclarer prêt pour la production. » Pour y remédier, l'OpenHW Group préconise un flux de vérification ouvert qui démontre qualité et fiabilité, donnant aux fabricants à haut volume une confiance comparable au développement interne.

Il clarifie aussi des idées fausses sur RISC-V International, la fondation qui supervise la spécification ISA. « La fondation ne développe pas de cœurs ; elle définit l'architecture du jeu d'instructions. L'adoption peut être commerciale, open-source, closed-source, lucrative ou non, et supporte divers langages de capture logique. »

O'Connor souligne que le focus de l'OpenHW Group dépasse le design de cœur. « Nous développons des artefacts pour le calcul en grappes hétérogènes, permettant diverses tailles de SoC, regroupement de différents types de cœurs, accélérateurs et blocs personnalisés. » Cela s'aligne avec la promesse de RISC-V de permettre à quiconque d'assembler un cœur sans contraintes contractuelles.

Il note que l'ISA a déjà libéré « une nouvelle frontière d'innovation », permettant aux développeurs de construire from scratch. « Notre défi est d'établir cinq ou six familles de cœurs durables autour de RISC-V. »

Rob Oshana

Rob Oshana, VP ingénierie logicielle R&D chez NXP Semiconductors, tire un parallèle : « Linux est du code source réel auquel des milliers de développeurs contribuent collaborativement via les Linux Kernel Archives. » Il insiste que RISC-V International possède une spécification, pas une implémentation, et que l'OpenHW Group comble le vide en fournissant implémentations et collateral gratuits, open, royalty-free, à l'instar de la Linux Foundation.

Support communautaire, pas seulement spécification, est essentiel

L'open source prospère sur l'engagement communautaire. « Simplement mettre quelque chose dans un dépôt Git et l'appeler "ouvert" ne suffit pas », argue Oshana. « Une communauté doit nourrir, soigner et faire grandir le projet. » Il souligne que les cœurs OpenHW Group réussissent grâce aux efforts collectifs de construction cœurs, cartes, logiciels et plateformes de référence.

Oshana appelle à un investissement ingénierie soutenu et meilleures pratiques. « Chaque distribution sera unique, mais le succès repose sur un ensemble fiable d'outils basés matériel et rôles de mainteneurs clairs — akin au processus d'upstreaming dans Linux. »

Mark Himelstein

Mark Himelstein, CTO de RISC-V International, fait écho : « L'adoption de Linux n'était pas due à sa supériorité technique seule ; c'était la communauté et le support. Avec RISC-V, je crois que nous sommes sur la bonne voie pour devenir le Linux du matériel. »

Le matériel est plus complexe que le logiciel

La pile multi-couches du matériel ajoute de la complexité. « Plus de 95 % du volume de silicium aujourd'hui est produit et vérifié usando flux d'outils basés Verilog et infrastructure de vérification commerciale », note O'Connor. « Pour encourager l'adoption, les cœurs doivent s'intégrer transparente aux chaînes d'outils commerciales existantes. »

Les vendeurs SoC emploient typiquement la méthodologie SystemVerilog Universal Verification Methodology (UVM). « Nous n'essayerons pas de forcer une nouvelle méthodologie », dit O'Connor. « Si nous voulons l'adoption RTL de blocs ouverts, ils doivent s'insérer dans l'environnement UVM familier. »

Il souligne la physique de la fabrication silicium — recettes de process, bibliothèques, outils CAD, masques GDSII, logiciels de vérification — tous lourdement brevetés. « Remplacer toute la pile par des implémentations open-source n'est pas réaliste pour aucune entreprise commerciale. »

Les fondateurs de l'OpenHW Group ont décidé de ne pas construire un écosystème propriétaire pour cœurs RISC-V. Au lieu, leur but est de fournir des blocs de construction hardware ouverts qui facilitent grappes hétérogènes et accélérateurs personnalisés, tout en tirant parti des outils commerciaux pour assurer haute confiance.

O'Connor prédit que des FPGA open-source émergeront bientôt, suivis de SoC open-source.

Perspective commerciale

Andes Technology illustre comment une entreprise commerciale peut intégrer l'infrastructure open-source. La société taïwanaise a lancé plusieurs processeurs RISC-V et annoncé des implémentations clients.

En plus de concevoir des cœurs pour SK Telecom et Renesas, Andes a récemment révélé que EdgeQ, une startup développant puces stations de base 5G, utilisera un cœur RISC-V sous licence Andes avec extension personnalisée pour délivrer une plateforme 5G ouverte, programmable avec IA intégrée. L'extension permet à EdgeQ d'adapter les jeux d'instructions pour performance, fonctionnalités et puissance que les solutions sans fil actuelles manquent.

Frankwell Lin

Lin explique : « RISC-V est une ISA open-source pour description matériel, pas un cœur ouvert. Les entreprises coopèrent sur le standard mais concurrencent en business. » Il ajoute qu'Andes équilibre une décennie d'expertise cœur propriétaire avec un virage à 90 % vers développement RISC-V.

Lin note que le matériel a d'autres standards ouverts — Verilog, PCIe, USB, OpenCL, OpenCV, Bluetooth, Wi-Fi — souvent convenus par leaders industriels. À mesure que plus d'outils hardware open émergent, la question demeure si une fondation akin au noyau Linux est nécessaire pour stimuler l'adoption. L'engagement communautaire et contributions corporate sont cruciaux.

Néanmoins, les lourds investissements en outils de conception et équipements de production font du hardware open-source une proposition ardue. Les blocs hardware doivent s'intégrer aux toolchains existantes pour gérer la complexité accrue à chaque couche de design.

>> Cet article a été publié à l'origine sur notre site partenaire, EE Times.

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