¿Puede el hardware open-source rivalizar con el legado de Linux?

Este año marca el 30.º aniversario del lanzamiento del kernel de Linux, piedra angular del movimiento open-source de software. El código libremente disponible ha impulsado cientos de distribuciones Linux robustas, estables y flexibles, creando un legado de innovación y fiabilidad.

Dado ese éxito, ¿puede aplicarse la misma filosofía open-source al hardware? ¿Puede una arquitectura de conjunto de instrucciones (ISA) como RISC‑V servir de base para una proliferación de silicio open-source, reflejando el papel de Linux para el software?

La respuesta es tanto sí como no.

RISC‑V es efectivamente un estándar abierto, ofreciendo la libertad, flexibilidad y velocidad necesarias para construir productos alrededor de él. Sin embargo, el hardware es inherentemente más complejo, involucrando múltiples capas de la pila, lo que significa que no es tan simple como enviar un paquete de software.

Para explorar esta cuestión, encuestamos a actores clave del ecosistema RISC‑V —incluyendo OpenHW Group, RISC‑V International, NXP Semiconductors y Andes Technology. Sus perspectivas destacan similitudes con el software open-source, identifican barreras para la adopción de hardware y subrayan la importancia de una comunidad y ecosistema vibrantes.

Calidad y ecosistema de soporte son críticos

Rick O’Connor, presidente y CEO de OpenHW Group, compara RISC‑V con el kernel de Linux: «La ISA RISC‑V es lo que el kernel fue para Linux al principio, y otros proyectos de software open-source brotaron de ella». Añade que la ISA es la semilla a partir de la cual puede crecer un ecosistema de hardware.

Rick O’Connor

O’Connor advierte que la calidad sigue siendo una barrera significativa. «Si trabajas en una empresa de SoC de alto volumen, no puedes simplemente adoptar un núcleo derivado de universidad y declararlo listo para producción». Para abordar esto, OpenHW Group aboga por un flujo de verificación abierto que demuestre calidad y fiabilidad, dando a fabricantes de alto volumen confianza comparable al desarrollo interno.

También aclara conceptos erróneos sobre RISC‑V International, la fundación que supervisa la especificación de la ISA. «La fundación no trata de desarrollar núcleos; define la arquitectura del conjunto de instrucciones. La adopción puede ser comercial, open-source, closed-source, con o sin fines de lucro, y soporta variedad de lenguajes de captura lógica».

O’Connor enfatiza que el foco de OpenHW Group va más allá del diseño de núcleos. «Estamos desarrollando artefactos para computación en clúster heterogéneo, permitiendo diversos tamaños de SoC, agrupando diferentes tipos de núcleos, aceleradores y bloques personalizados». Esto se alinea con la promesa de RISC‑V de permitir a cualquiera coser un núcleo junto sin restricciones contractuales.

Señala que la ISA ya ha desatado «una nueva frontera en innovación», permitiendo a desarrolladores construir desde cero. «Nuestro reto es establecer cinco o seis familias de núcleos sostenibles alrededor de RISC‑V».

Rob Oshana

Rob Oshana, vicepresidente de ingeniería de software para I+D en NXP Semiconductors, traza un paralelismo: «Linux es código fuente real al que miles de desarrolladores contribuyen colaborativamente via Linux Kernel Archives». Subraya que RISC‑V International posee una especificación, no una implementación, y que OpenHW Group está cubriendo el hueco proporcionando implementaciones y colaterales libres, abiertas y royalty-free, al igual que Linux Foundation.

Soporte de comunidad, no solo una especificación, es esencial

El open-source prospera con compromiso comunitario. «Simplemente poner algo en un repositorio Git y llamarlo «abierto» no basta», argumenta Oshana. «Una comunidad debe nutrir, cuidar y hacer crecer el proyecto». Señala que los núcleos de OpenHW Group tienen éxito gracias a esfuerzos colectivos construyendo núcleos, placas, software y plataformas de referencia.

Oshana pide inversión de ingeniería sostenida y mejores prácticas. «Cada distribución será única, pero el éxito depende de un conjunto fiable de herramientas basadas en hardware y roles de mantenedor claros —análogo al proceso de upstreaming en Linux».

Mark Himelstein

Mark Himelstein, CTO en RISC‑V International, hace eco: «La adopción de Linux no fue solo por su superioridad técnica; fue la comunidad y el soporte. Con RISC‑V, creo que estamos en camino a convertirnos en el Linux del hardware».

El hardware es más complejo que el software

La pila multi-capa del hardware añade complejidad. «Más del 95 % del volumen de silicio hoy se produce y verifica usando flujos de herramientas basados en Verilog e infraestructura de verificación comercial», nota O’Connor. «Para fomentar la adopción, los núcleos deben integrarse sin fisuras en cadenas de herramientas comerciales existentes».

Los proveedores de SoC típicamente emplean metodología SystemVerilog Universal Verification Methodology (UVM). «No intentaremos forzar una nueva metodología», dice O’Connor. «Si queremos adopción RTL de bloques abiertos, deben encajar en el entorno UVM familiar».

Destaca la física de fabricación de silicio —recetas de proceso, librerías, herramientas CAD, máscaras GDSII y software de verificación— todo fuertemente patentado. «Reemplazar toda la pila con implementaciones open-source no es realista para ninguna empresa comercial».

Los fundadores de OpenHW Group decidieron no construir un ecosistema propietario para núcleos RISC‑V. En su lugar, su objetivo es proporcionar bloques de construcción de hardware abierto que faciliten clústeres heterogéneos y aceleradores personalizados, aprovechando herramientas comerciales para asegurar alta confianza.

O’Connor predice que FPGAs open-source surgirán pronto, seguidos por SoCs open-source.

Perspectiva comercial

Andes Technology ejemplifica cómo una firma comercial puede integrar infraestructura open-source. La compañía taiwanesa ha lanzado múltiples procesadores RISC‑V y anunciado implementaciones de clientes.

Además de diseñar núcleos para SK Telecom y Renesas, Andes reveló recientemente que EdgeQ, una startup desarrollando chips para estaciones base 5G, usará un núcleo RISC‑V licenciado de Andes con una extensión personalizada para entregar una plataforma 5G abierta, programable con IA integrada. La extensión permite a EdgeQ adaptar conjuntos de instrucciones para rendimiento, características y potencia que las soluciones inalámbricas actuales carecen.

Frankwell Lin

Lin explica: «RISC‑V es una ISA open-source para descripción de hardware, no un núcleo abierto. Las empresas cooperan en el estándar pero compiten en negocio». Añade que Andes equilibra una década de experiencia en núcleos propietarios con un 90 % de giro hacia desarrollo RISC‑V.

Lin señala que el hardware tiene otros estándares abiertos —Verilog, PCIe, USB, OpenCL, OpenCV, Bluetooth, Wi‑Fi— a menudo acordados por líderes de la industria. A medida que surgen más herramientas de hardware abierto, queda la pregunta de si se necesita una fundación análoga al kernel de Linux para impulsar adopción. El compromiso comunitario y contribuciones corporativas son cruciales.

No obstante, las fuertes inversiones en herramientas de diseño y equipos de producción hacen del hardware open-source una propuesta desafiante. Los bloques de hardware deben integrarse con toolchains existentes para gestionar la mayor complejidad en cada capa de diseño.

>> Este artículo se publicó originalmente en nuestro sitio hermano, EE Times.

Contenidos Relacionados:

• GPU open-source construye sobre RISC‑V
• Placa de referencia open-source apunta a despliegue rápido de ventiladores médicos
• Perspectivas sobre la evolución de Arduino
• ¿Por qué el Yocto Project para mi proyecto IoT?
• Diseñando sistemas de agricultura inteligente open-source

Para más Embedded, suscríbete al boletín semanal de Embedded.