2019年09月04日 | 何小庆谈嵌入式技术和物联网发展新趋势

日前，由中国电子信息产业集团有限公司主办、温州经济技术开发区管委会、温州市经济和信息化局、温州市科技局指导、中国电子（温州）信息港、中电港、iCAN国际联盟承办的“IAIC物联网高峰论坛暨中国芯应用创新设计大赛物联网专项赛”顺利召开，在主题报告中，来自中国软件行业协会嵌入式系统分会副理事长何小庆老师做了题为《嵌入式技术和物联网发展新趋势》的主题报告。

中国软件行业协会嵌入式系统分会副理事长何小庆

回顾嵌入式的大变革

何小庆首先分几点回顾了近年来嵌入式领域所发生的改变。

第一是并购所带来的变化。何小庆指出，从2015年起，半导体巨头就频繁展开了并购，和嵌入系统及物联网关系最大的一些比如说2015年NXP收购Freescale，Microchip收购Atmel等。谈及背后的原因，何小庆认为是整个半导体的研发成本在不断提高，国际巨头的利润在下降，为了保证利润率必须合并，国际品牌的减少给了中国的芯片企业很多机会。

第二是智联网也就是AIoT的兴起，行业正在驱动芯片设计向着更高的性能、安全和低成本这几个方面发展。“未来将会有上GHz的MCU出现。”何小庆判断道。此外，AIoT下不光需要处理器的速度更快，还要融合进更多的AI加速算法，以及融合进垂直领域的整合，这就包含了无人驾驶、边缘计算，嵌入式视觉等行业。比如三星收购Harman，Intel收购Mobileye，Xilinx收购深鉴科技等，都是为了深入垂直行业所进行的。

第三点是处理器架构的变革。如今开源的处理器架构以RISC-V为代表，已经进到了嵌入系统的设计领域。如果以几大市场为例，英特尔X86占据了桌面和服务器两大市场，Arm主导了移动市场，而嵌入式和物联网市场目前还处在群雄争霸期，所有处理器架构都将面对这一全新的战场，这就给开源架构带来了新的窗口机会。

“在RISC-V开源处理器架构当中，中国企业起步还是相当快的。比如兆易创新发布了全球第一款通用的基于RISC-V架构的MCU。未来越来越多的边缘计算会推动芯片技术和软件技术发展，这其中很多边缘节点有可能使用开源架构。”何小庆说道。

何小庆援引中国集成电路的老前辈许居衍院士的讲话，表示RISC-V最适合于IoT之类“看不见的计算”，何小庆寄语道：“现在RISC-V发展的重点就是要形成生态，这个生态在中国现在正在蓬勃的发展当中，希望中国可以在RISC-V的生态建设中引领世界的发展潮流。”

第四点则是嵌入式软件的发展。无论是处理器技术、集成电路以及物联网发展，实际上中间最重要的环节都离不开嵌入式软件。回顾历史的发展，从80年代到今天，嵌入式软件的重要性越来越高。80年代时嵌入式软件在整个电子系统当中的比例非常少；进入90年代商业化的实时多任务操作系统开始流行，和目前物联网操作系统的内核理念相同，能够解决软件的复杂性问题；进入2000年之后，随着系统的复杂性越来越强，片上系统SoC芯片越来越多，软件也会集成到芯片中；另外汽车电子的发展也驱动着软件的仿真以及验证技术的发展，引领嵌入式软件走向更安全；开源软件的流行以及软件定义硬件时代的到来，开源架构会给软件工程师更多的机会定义未来的系统，甚至未来芯片的设计。

嵌入式技术的发展未来

谈及未来，何小庆给出了三大嵌入式发展前景，包括连接技术、环保及低功耗以及最重要的信息安全和系统可靠性，未来所有的智能系统都要涉及到这三大嵌入式技术。

首先是物联网操作系统的发展，物联网连接不光代表着射频硬件，还包括连接背后云平台的过程。何小庆表示，全世界大的IT企业都在物联网云平台领域发力，希望能够打造物物相连的世界，这其中物联网操作系统至关重要，是连接物与云的纽带，包括阿里、华为、亚马逊等都推出了物联网操作系统。尽管物联网操作系统的内核的本质还是传统的嵌入式实时多任务操作系统，但目前很难给物联网操作系统下一个准确定义，各家都有各家的解读，所以何小庆只时给物联网做了五大技术特征的定义，包括：围绕物联网设备的管理、连接、动态维护、安全以及云平台。

从管道端来看，从5G推动边缘计算、无人驾驶、AR/VR的发展，到NB-IoT在智慧城市、水电气表等广泛应用。无论是更高速的5G还是窄带低功耗的NB-IoT、LoRa等普及，都意味着管道端的完善。

第三则是安全问题，在近些年来随着物联网的兴起变得更受关注。最主要的标志性事件就是2016年10月份Mirai僵尸病毒造成北美出现了大量的网站不能访问，这个病毒感染的并不是普通电脑，而是监控摄像机等典型的物联网设备。何小庆指出，物联网安全可以归纳为几个方面：一个是和可穿戴设备有关，会对人身健康、医疗监护等产生影响；第二是大数据相关，数据通过物联网泄露会对整个信息安全带来巨大灾难；第三则是私有化的物联网协议尽管安全，但是一旦转换到整个互联网开放协议中，仍会面临着信息泄露的问题。针对安全问题，何小庆建议到首先是设备层面的硬件安全，比如更多采用安全芯片，在设计时可以自主选择安全机制；另外则是关注安全应用的软件层级，包括安全引导、安全升级、安全协议、安全存储等，通过软硬件的安全一致性提供更好的安全架构。

物联网与人工智能密不可分 

何小庆指出，人工智能、边缘计算和嵌入系统呈现着有机结合的关系，嵌入式技术加上算法放到边缘端或者设备端，就能够实现良好的AIoT架构。如果从嵌入系统视角来看，人工智能实际上是给嵌入系统和物联网赋能，人工智能并不能替代物联网系统，也不能替代嵌入式电子系统，但是却能为系统提供更智能化的属性。比如说通过人工智能改善工业设备残次品的检测能力，通过人工智能进行语音识别、人脸识别，会给大量嵌入式系统和物联网设备带来更好的用户体验和效率。

总结

何小庆总结了如下几点关于物联网、人工智能和AIoT之间的发展方向：

人工智能推动了物联网IoT向边缘计算发展，形成了“端-边-云”的三点布局。原来我们只是提“端、云”两端的发展，边缘计算发展之后，多了一个边缘节点。

IoT和嵌入式AI芯片两者在各自赛道上快速发展，未来将会融合，诞生全新的AIoT芯片。

IoT的安全技术正在云端快速发展，也越来越得到厂商尤其是IT大厂的重视。

芯片技术也在快速发展，诸如RISC-V等开源技术得到业内一直看好，但会和Arm处理器架构一直并行发展，未来一个系统当中很有可能既有Arm架构，也会有RISC-V架构的芯片。

“嵌入式技术更多的表现是服务于科研、产品研发、工程应用以及产业的生态，需要产学研的良好互动，需要生态系统的群策群力，比如中电港的中国芯大赛，就是为产业发展建立良好生态。”何小庆总结道。