为什么说BIOS是“中国芯”产业链的重要组成部分?

为什么说BIOS是“中国芯”产业链的重要组成部分?

BIOS产业和生态圈,长久以来游离于大众视野之外。在其中打拼的BIOS从业者,作为一个小众群体,也被蒙上了一层神秘的面纱。知道BIOS的很少,知道BIOS在做什么的人则少之又少,这伙人在干什么呢?

最近知乎的一个提问引起了我的注意,有人提问择业时选择做BIOS还是做操作系统,遍观所有答案,让我大失所望:

为什么说BIOS是“中国芯”产业链的重要组成部分?

在工资相对较高的情况下,大部分人还是不推荐应聘BIOS职位(BIOS的钱不香吗?)。适逢毕业生招聘季,这些对BIOS的普遍误解让BIOS圈得不到新鲜的,高质量的新鲜血液的补充。人才的窒息已经影响到BIOS业态的有序健康发展,从而在某种程度上限制和减缓了“中国芯”的设计、验证和落地。我作为BIOS业内老兵,有义务为BIOS登高一呼,强调BIOS的相对高薪、可持续发展(可以学到并持续刷新新技术)。更重要是BIOS是芯片产业链重要的一环,它的脱节必然影响具有战略意义的“中国芯”的落地,这是每一个中国人都不愿意看到的。为什么这么说呢?

BIOS在芯片设计生产中的作用

谁雇佣了最多的BIOS工程师?不是最大的BIOS厂商,而是Intel。在Intel,全球有上千个与BIOS有关的工程师,以及数目庞大的外包人员。Intel雇佣了这么多开发人员,但市面上却没有Intel牌子的主板(曾经有,现在服务器也有),是为什么呢,他们在干什么呢?

人们常说,二流的企业做技术,一流的企业做标准。尽管如此,标准的制定、维护和推动需要大量的人力和金钱。标准出来了,推广它的企业却破产的示例比比皆是。Intel愿意提出标准、实现它并不遗余力的推动它,是有现实利益考量的。

BIOS对于AMI和各种OEM厂商来说,是主板固件,是产品不可或缺的一个部分。但对Intel和AMD来说,却更加重要。BIOS和它们的核心商业:卖芯片,息息相关。BIOS和芯片制造,验证和使用,有千丝万缕的关系。BIOS是Silicon Enabling的最重要部分。

定义:何谓芯片使能化?英文原词为silicon enabling,硅使能?如何理解呢?其实不复杂,首先强调一点,公司的存在当然是为了盈利的。又有个比方说,假如你买了一堆积木,先想了下要搭个什么东西,然后你就通过各种方法把他搭成了你预想的样子。芯片(Silicon)制造商做的事情其实差不多,首先,他要购入硅,塑料,各种金属(买积木),通过技术把这些东西有机组合在一起,使其“变废为宝“(按自己想法搭建),变成了具有各种用途的芯片,并可以证明它好用,可以做成最终卖给客户的产品或其中一部分。这个过程中所有需要的必要部分,可以看作Enable(使能)了这个产品,使芯片可制造,可验证,可使用。所有叫做Silicon Enabling。

BIOS在芯片公司里会深入芯片的设计、验证和落地的整个生命周期中:

为什么说BIOS是“中国芯”产业链的重要组成部分?

在制造之前的Pre-silicon阶段,帮助RTL验证逻辑正确性,避免Tape in后有不可修正的错误,减少Tape in次数;在Tape In之后,帮助Power On芯片,验证各种特性(features)正确工作与否,并在硬件有问题之后,尽可能的通过软件打补丁(workaround)的方式而不是重新Tape in的方式修正错误;最后在产品上市之前,提供参考代码(reference code)给OEM,帮助它们专注于自己真正的产品,也就是主板和整机上,而不须操心芯片如何正确工作。

可以看出,好的BIOS架构和强大的BIOS团队,可以确实地帮助芯片公司节省成本:减少Tape In次数。多次Tape In, stepping越多,成本越大。于此同时,更多次Tape in会让芯片延期上市,上市窗口丢失,可能让整个产品变得没有商业价值,这个损失就更不可以衡量了。另一方面,BIOS也可以让芯片更好地按照设计需求工作,是产业链条中的前端。这也就是芯片公司为什么会这么在意BIOS,为什么会在没有在BIOS上赚到任何钱的情况下,还会无怨无悔的贡献代码,领导BIOS前进的原因。

“中国芯”依赖于BIOS健康发展

从前面看出来,BIOS并不只是人们“庸俗”理解的就是搞搞主板,设置一下GPIO。在成熟的芯片设计制造体系中是渗透到其中的众多环节中去的,而这个正是中国目前所缺乏的。

“中国芯”正在爆发的前夜,呈现出百花齐放、百家争鸣的可喜迹象。在这希望的土壤之中,众多新苗正在破土而出,仿佛初春的萌动,焕发出勃勃的生机:除了海思、鲲鹏、兆芯、海光、飞腾、申威、龙芯这些大佬之外,还有一批小伙伴跃跃欲试。

有人会问了,芯片验证和落地,可以依赖uboot等其他固件,不一定非要BIOS/UEFI,为什么这些“中国芯”前面不需要BIOS和UEFI,现在却开始拥抱UEFI和BIOS了呢?这和中国芯的自然成长息息相关。

生态相当成熟的华为海思已经稳居台积电订单的第二位。它除了应用在销量领先的华为手机上之外,不为人所知的是,它还占据了摄像头芯片第一和电视芯片第一。现在它和鲲鹏已经走出了嵌入系统,而进入了x86的领域,开始在笔记本和利润更高的服务器市场上攻城拔寨。而进入这些市场,必须放弃uboot那种定制化思路,而采用标准化思维,也就是要拥抱UEFI标准。这就是为什么我们看到ARM社区从一年多前至今,在UEFI组织里面十分活跃,贡献了大量代码,成为了一股不可忽视的力量。同样的道理可以应用到飞腾、申威和龙芯中。

大量的BIOS需求随着中国芯的发生和发展出现在市场中,大部分需求落入百敖等BIOS厂商中,大量的项目需要配套,人才需求十分强烈,BIOS生态在中国大陆在可以预见的几年内都会欣欣向荣。中国芯的发展依赖于BIOS的健康发展,他们应该是个相互提高的正反馈,只有这样才能保证中国芯从嵌入式进入到高利润的领域,实现全面国产可替代。

BIOS业态

如我在介绍BIOS历史的这篇文章:《风雨40载:BIOS的过去和国产BIOS的诞生​》中讲到,随着台湾主板制造业的爆发,培育出大批BIOS工程师。我接触过众多的台湾BIOS工程师,他们的专业和敬业给我留下了深刻的印象。他们支撑了台湾计算机产业大发展,并持续至今,在此向他们脱帽致敬。

UEFI的诞生给了中国大陆新的机会。UEFI内核的主要代码由Intel中国上海的工程师一行行写成,并至今都是代码的主要维护者和贡献者;Phoenix虽然撤出大陆,但留下来大批非常有经验的工程师,两者结合,为中国BIOS从业者打下了厚实的基础。但相当长一段时间,从业者形成了金字塔形结构:只有小部分人从事核心技术,大部分人都在OEM厂家做做板子的使能,也就造成了人们印象中的“BIOS就是设设GPIO,改改字符串”的低技术印象。

近期随着中国芯的热潮,BIOS人员需求明显增加。国产芯片的设计和制造,也赋予了中国BIOS新的机会,那就是形成向上流动的机会,脱离主板使能,进入芯片使能的领域,从而助力中国制造,也可以成就自己,形成所谓“成人达己”的良性循环。BIOS人才结构应该形成圆柱形,甚至是倒金字塔型才更健康。

十年前,软件工程师的平均工资高于BIOS工程师,BIOS工程师为了提高工资,不得不将自己的title改成“软件工程师”;近几年来,据统计BIOS工程师工资高于软件工程师,很多BIOS工程师这次忙着把Job Title改回“BIOS工程师”,扬眉吐气了一把。这样扫清了BIOS工程师工资低的错误印象,实际表明BIOS工程师工资并不低!BIOS工程师入门门槛较高,常常需要培养1年以上才能真正开始工作,但正因为门槛高,可替代性才低。正所谓你的工资和可替代性成反比,资深BIOS工程师工资比较高,而相对十分稳定,这是BIOS工作的优点。

后记

前几天和老婆出去遛弯,老婆打趣我说:“你当初转BIOS的时候,不是说迟早做回嵌入式吗,怎么现在还干得这么欢?”听了她的话,不禁感触良多。是啊,虽然我经常和别人说我本来是做嵌入式系统的,被人“忽悠”入了BIOS这一行。实际上,我已经喜欢上了这一行,并深深感谢当初“忽悠”我的Andy。做BIOS,才能见证UEFI从无到有,从无人问津到占有率超过90%;做BIOS,才可以接触到这么多芯片内部资料,才能从根本上了解计算机系统的运行机理;也正因为做BIOS,才能为“中国芯”做出一份贡献。最近还打算和华为的小伙伴,为中国的BIOS标准添砖加瓦呢。

有志于为“中国芯”出力的同学们,你们是不是也想加入BIOS这一行呢?别犹豫了,和我们一起出发吧!


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