為什麼說BIOS是“中國芯”產業鏈的重要組成部分?

為什麼說BIOS是“中國芯”產業鏈的重要組成部分?

BIOS產業和生態圈,長久以來遊離於大眾視野之外。在其中打拼的BIOS從業者,作為一個小眾群體,也被蒙上了一層神秘的面紗。知道BIOS的很少,知道BIOS在做什麼的人則少之又少,這夥人在幹什麼呢?

最近知乎的一個提問引起了我的注意,有人提問擇業時選擇做BIOS還是做操作系統,遍觀所有答案,讓我大失所望:

為什麼說BIOS是“中國芯”產業鏈的重要組成部分?

在工資相對較高的情況下,大部分人還是不推薦應聘BIOS職位(BIOS的錢不香嗎?)。適逢畢業生招聘季,這些對BIOS的普遍誤解讓BIOS圈得不到新鮮的,高質量的新鮮血液的補充。人才的窒息已經影響到BIOS業態的有序健康發展,從而在某種程度上限制和減緩了“中國芯”的設計、驗證和落地。我作為BIOS業內老兵,有義務為BIOS登高一呼,強調BIOS的相對高薪、可持續發展(可以學到並持續刷新新技術)。更重要是BIOS是芯片產業鏈重要的一環,它的脫節必然影響具有戰略意義的“中國芯”的落地,這是每一箇中國人都不願意看到的。為什麼這麼說呢?

BIOS在芯片設計生產中的作用

誰僱傭了最多的BIOS工程師?不是最大的BIOS廠商,而是Intel。在Intel,全球有上千個與BIOS有關的工程師,以及數目龐大的外包人員。Intel僱傭了這麼多開發人員,但市面上卻沒有Intel牌子的主板(曾經有,現在服務器也有),是為什麼呢,他們在幹什麼呢?

人們常說,二流的企業做技術,一流的企業做標準。儘管如此,標準的制定、維護和推動需要大量的人力和金錢。標準出來了,推廣它的企業卻破產的示例比比皆是。Intel願意提出標準、實現它並不遺餘力的推動它,是有現實利益考量的。

BIOS對於AMI和各種OEM廠商來說,是主板固件,是產品不可或缺的一個部分。但對Intel和AMD來說,卻更加重要。BIOS和它們的核心商業:賣芯片,息息相關。BIOS和芯片製造,驗證和使用,有千絲萬縷的關係。BIOS是Silicon Enabling的最重要部分。

定義:何謂芯片使能化?英文原詞為silicon enabling,硅使能?如何理解呢?其實不復雜,首先強調一點,公司的存在當然是為了盈利的。又有個比方說,假如你買了一堆積木,先想了下要搭個什麼東西,然後你就通過各種方法把他搭成了你預想的樣子。芯片(Silicon)製造商做的事情其實差不多,首先,他要購入硅,塑料,各種金屬(買積木),通過技術把這些東西有機組合在一起,使其“變廢為寶“(按自己想法搭建),變成了具有各種用途的芯片,並可以證明它好用,可以做成最終賣給客戶的產品或其中一部分。這個過程中所有需要的必要部分,可以看作Enable(使能)了這個產品,使芯片可製造,可驗證,可使用。所有叫做Silicon Enabling。

BIOS在芯片公司裡會深入芯片的設計、驗證和落地的整個生命週期中:

為什麼說BIOS是“中國芯”產業鏈的重要組成部分?

在製造之前的Pre-silicon階段,幫助RTL驗證邏輯正確性,避免Tape in後有不可修正的錯誤,減少Tape in次數;在Tape In之後,幫助Power On芯片,驗證各種特性(features)正確工作與否,並在硬件有問題之後,儘可能的通過軟件打補丁(workaround)的方式而不是重新Tape in的方式修正錯誤;最後在產品上市之前,提供參考代碼(reference code)給OEM,幫助它們專注於自己真正的產品,也就是主板和整機上,而不須操心芯片如何正確工作。

可以看出,好的BIOS架構和強大的BIOS團隊,可以確實地幫助芯片公司節省成本:減少Tape In次數。多次Tape In, stepping越多,成本越大。於此同時,更多次Tape in會讓芯片延期上市,上市窗口丟失,可能讓整個產品變得沒有商業價值,這個損失就更不可以衡量了。另一方面,BIOS也可以讓芯片更好地按照設計需求工作,是產業鏈條中的前端。這也就是芯片公司為什麼會這麼在意BIOS,為什麼會在沒有在BIOS上賺到任何錢的情況下,還會無怨無悔的貢獻代碼,領導BIOS前進的原因。

“中國芯”依賴於BIOS健康發展

從前面看出來,BIOS並不只是人們“庸俗”理解的就是搞搞主板,設置一下GPIO。在成熟的芯片設計製造體系中是滲透到其中的眾多環節中去的,而這個正是中國目前所缺乏的。

“中國芯”正在爆發的前夜,呈現出百花齊放、百家爭鳴的可喜跡象。在這希望的土壤之中,眾多新苗正在破土而出,彷彿初春的萌動,煥發出勃勃的生機:除了海思、鯤鵬、兆芯、海光、飛騰、申威、龍芯這些大佬之外,還有一批小夥伴躍躍欲試。

有人會問了,芯片驗證和落地,可以依賴uboot等其他固件,不一定非要BIOS/UEFI,為什麼這些“中國芯”前面不需要BIOS和UEFI,現在卻開始擁抱UEFI和BIOS了呢?這和中國芯的自然成長息息相關。

生態相當成熟的華為海思已經穩居臺積電訂單的第二位。它除了應用在銷量領先的華為手機上之外,不為人所知的是,它還佔據了攝像頭芯片第一和電視芯片第一。現在它和鯤鵬已經走出了嵌入系統,而進入了x86的領域,開始在筆記本和利潤更高的服務器市場上攻城拔寨。而進入這些市場,必須放棄uboot那種定製化思路,而採用標準化思維,也就是要擁抱UEFI標準。這就是為什麼我們看到ARM社區從一年多前至今,在UEFI組織裡面十分活躍,貢獻了大量代碼,成為了一股不可忽視的力量。同樣的道理可以應用到飛騰、申威和龍芯中。

大量的BIOS需求隨著中國芯的發生和發展出現在市場中,大部分需求落入百敖等BIOS廠商中,大量的項目需要配套,人才需求十分強烈,BIOS生態在中國大陸在可以預見的幾年內都會欣欣向榮。中國芯的發展依賴於BIOS的健康發展,他們應該是個相互提高的正反饋,只有這樣才能保證中國芯從嵌入式進入到高利潤的領域,實現全面國產可替代。

BIOS業態

如我在介紹BIOS歷史的這篇文章:《風雨40載:BIOS的過去和國產BIOS的誕生​》中講到,隨著臺灣主板製造業的爆發,培育出大批BIOS工程師。我接觸過眾多的臺灣BIOS工程師,他們的專業和敬業給我留下了深刻的印象。他們支撐了臺灣計算機產業大發展,並持續至今,在此向他們脫帽致敬。

UEFI的誕生給了中國大陸新的機會。UEFI內核的主要代碼由Intel中國上海的工程師一行行寫成,並至今都是代碼的主要維護者和貢獻者;Phoenix雖然撤出大陸,但留下來大批非常有經驗的工程師,兩者結合,為中國BIOS從業者打下了厚實的基礎。但相當長一段時間,從業者形成了金字塔形結構:只有小部分人從事核心技術,大部分人都在OEM廠家做做板子的使能,也就造成了人們印象中的“BIOS就是設設GPIO,改改字符串”的低技術印象。

近期隨著中國芯的熱潮,BIOS人員需求明顯增加。國產芯片的設計和製造,也賦予了中國BIOS新的機會,那就是形成向上流動的機會,脫離主板使能,進入芯片使能的領域,從而助力中國製造,也可以成就自己,形成所謂“成人達己”的良性循環。BIOS人才結構應該形成圓柱形,甚至是倒金字塔型才更健康。

十年前,軟件工程師的平均工資高於BIOS工程師,BIOS工程師為了提高工資,不得不將自己的title改成“軟件工程師”;近幾年來,據統計BIOS工程師工資高於軟件工程師,很多BIOS工程師這次忙著把Job Title改回“BIOS工程師”,揚眉吐氣了一把。這樣掃清了BIOS工程師工資低的錯誤印象,實際表明BIOS工程師工資並不低!BIOS工程師入門門檻較高,常常需要培養1年以上才能真正開始工作,但正因為門檻高,可替代性才低。正所謂你的工資和可替代性成反比,資深BIOS工程師工資比較高,而相對十分穩定,這是BIOS工作的優點。

後記

前幾天和老婆出去遛彎,老婆打趣我說:“你當初轉BIOS的時候,不是說遲早做回嵌入式嗎,怎麼現在還幹得這麼歡?”聽了她的話,不禁感觸良多。是啊,雖然我經常和別人說我本來是做嵌入式系統的,被人“忽悠”入了BIOS這一行。實際上,我已經喜歡上了這一行,並深深感謝當初“忽悠”我的Andy。做BIOS,才能見證UEFI從無到有,從無人問津到佔有率超過90%;做BIOS,才可以接觸到這麼多芯片內部資料,才能從根本上了解計算機系統的運行機理;也正因為做BIOS,才能為“中國芯”做出一份貢獻。最近還打算和華為的小夥伴,為中國的BIOS標準添磚加瓦呢。

有志於為“中國芯”出力的同學們,你們是不是也想加入BIOS這一行呢?別猶豫了,和我們一起出發吧!


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