Warum ist offene Hardware so selten? [geschlossen]

Ich versuche zu verstehen, warum offene Hardware so viel schwerer zu bekommen ist als Software. Ich habe versucht, mich online umzuschauen und konnte keine zufriedenstellende Erklärung finden.

Ich verstehe, dass es so viel einfacher ist, Hardware proprietär zu halten und es so viel schwieriger (unmöglich) ist, sie zurückzuentwickeln (im Fall von ICs, nicht PCBs), aber warum würde dies offene Hardware-Initiativen zurückhalten?

Sind es die Herstellungskosten? Ist es der Mangel an geteiltem Wissen über Hardware-Design? Ist es die Komplexität?

Mit dem Aufkommen von FPGAs, die das Entwerfen von Hardware so einfach machen (obwohl sie selbst auch proprietär sind), würde ich erwarten, dass offene Hardware mit einer viel schnelleren Geschwindigkeit als bisher startet.

Es tut mir leid, wenn dies der falsche Ort ist, aber das verwirrt mich seit ungefähr einem Jahr und hat mich dazu gebracht, mir zu wünschen, ich hätte Informatik statt Informatik genommen.

Jeder kann den Quellcode zu Hause bearbeiten, nur sehr wenige Leute haben eine Chipherstellungsanlage, um ein paar benutzerdefinierte Chips auszuschalten. Bytes können frei erstellt und verteilt werden, Materialien jedoch nicht.

Es gibt auch das Problem, dass der Quellcode portabel ist, und obwohl CAD-Dateien usw. portabel sind, gibt es viel mehr Overhead und Fehler und Einrichtungskosten für verschwendetes Material.

Der 3D-Druck überschreitet einige der Grenzen, vielleicht könnte ein wenig Aufwand das Gleiche für die (viel ältere) Technologie der Bearbeitung von Teilen und Leiterplatten bewirken.

Bearbeitet, um hinzuzufügen: das erneute Lesen der Frage und vielleicht die Absicht der Frage, die sich auf FPGAs bezieht, würde ich sagen, dass sie derzeit für viele immer noch eine dunkle Kunst sind und nur nicht auf dem Radar der meisten Menschen stehen. Die Eintrittsbarriere ist in Bezug auf Aufwand, Verständnis und Tools recht hoch.

Offene Hardware ist eigentlich nicht schwer zu bekommen. Unternehmen wie Sparkfun, Adafruit und Arduino stellen Schaltpläne und Firmware öffentlich zur Verfügung. Vergessen wir auch nicht die Maker-Community, die einen großen Beitrag zu Open Hardware leistet. Es gibt auch die Open Source Hardware Association (aber das wussten Sie wahrscheinlich schon!).

Es scheint so, als ob Open Source Software ein bisschen bekannter ist als Open Hardware, aber Open Hardware ist da draußen - und es ist groß. Verbringen Sie nur 2 Minuten mit Instructables und Sie werden sehen. Mangel an geteiltem Wissen ist definitiv kein Problem.

Zugegeben, Sie werden wahrscheinlich nicht viel freien (wie in Freiheit) Verilog- oder VHDL-Code sehen, aber sie sind da draußen. Es sieht so aus, als hätten Mikrocontroller und nicht FPGAs die offene Hardware- / Hersteller-Community in die Höhe getrieben.

Ich sehe, Sie haben einige Dinge in Kommentaren klargestellt, in denen es darum geht, offene Hardware im wahrsten Sinne des Wortes zu sein, bei der die Leute ihr eigenes Design und ihre Herstellung von Grund auf neu machen können, anstatt Designs zu veröffentlichen, die auf geschützten Teilen basieren.

Es kommt hauptsächlich auf die Herstellungskosten und die Komplexität an. Wenn Sie sich Ihr OpenRISC-Beispiel ansehen, werden Ihnen derzeit drei Hauptoptionen in den Sinn kommen. Diese Kosten sind sehr hoch, zeigen jedoch die Produktion von Dingen in Hunderten bis Tausenden von Einheiten an, nicht von Millionen:

• Verwenden Sie stattdessen die proprietäre ARM-Plattform und kaufen Sie Chips von Atmel oder über 20 anderen Herstellern. Die Kosten betragen 5 USD pro Teil, die Chips sind gut dokumentiert und nachweislich und die Einrichtungskosten / Vorlaufzeit betragen praktisch nichts. Sie erfordern nicht viel Support-Schaltkreise und viele werden in Paketen oder auf billigen Prototyp-Platinen geliefert, die leicht von Hand gelötet werden können.

• Nehmen Sie den OpenRISC-Prozessor, fügen Sie unterstützende Peripheriegeräte hinzu und laden Sie ihn auf ein FPGA. Auf jeden Fall ein erreichbares "zu Hause" / offenes Hardwareprojekt und auch nicht viele Einrichtungskosten. Wie Sie bereits bemerkt haben, ist das FPGA jedoch immer noch proprietär und mit einer höheren Wahrscheinlichkeit von 20 USD pro Teil, einschließlich der Support-Schaltung, zu rechnen. Ganz zu schweigen davon, dass viele Pakete viel schwieriger per Hand zu löten sind.

• Nehmen Sie den OpenRISC-Prozessor, fügen Sie unterstützende Peripheriegeräte hinzu und lassen Sie sich einen ASIC Ihrer Wahl fertigen. Sie können sogar Ihre eigenen Einrichtungen kaufen. Wenn ein ASIC in einer bestehenden Fabrik hergestellt wird, wird die Marke von Hunderttausenden überschritten, und der Kauf eigener Produktionsanlagen würde in der Größenordnung von Hunderten von Millionen liegen.

Eine andere Sache, an die man sich erinnern sollte, ist, dass FPGAs in einigen Designs zwar die Dinge einfacher machen, aber tatsächlich nur den digitalen Bereich abdecken. Die meisten realen Designs erfordern eine Vielzahl von analogen Unterstützungsschaltungen, um ihre endgültige Funktion zu erfüllen, sodass ein FPGA möglicherweise nicht so universell einsetzbar ist, wie Sie glauben.

Die "Freiheit, Kopien weiterzugeben" und die "Freiheit, Änderungen vorzunehmen" von Freier Software lassen sich nicht gut auf Hardware übertragen. Das Kopieren einer Tafel ist mit viel Arbeit und Kosten verbunden Kopieren eines ASIC (modifiziert oder auf andere Weise) ist mit mehr verbunden. Es wird in absehbarer Zeit einfach nicht in der Reichweite des Durchschnittsnutzers sein.

Ein weiterer Faktor ist die rasche Überalterung. Ein Teil der offenen UNIX-Software ist 30 Jahre alt. GCC ist ungefähr 25 Jahre alt. Offene Hardware hat im Allgemeinen eine kürzere Zeit, bevor sie fürchterlich veraltet aussieht. Dies gilt insbesondere für all die Dinge, die Menschen wirklich offen sein wollen: Prozessoren, Grafikhardware, drahtlose Schnittstellen.

(Sie könnten einen offenen Ersatz für z. B. den 555 oder den LM741 haben, der zeitloser wäre, aber worum geht es? Wie würde er sich wesentlich von den aktuellen unterscheiden?)

Es gibt sicherlich Spielraum für die "Community" -Hardwareentwicklung, aber das hängt von einer stabilen, vernünftigen * Community ab, die sich darauf einigen kann, was sie will und bereit ist, dafür zu zahlen. Auch dies erfordert viel Arbeit.

* (Die Verwendung eines halbgeschlossenen Broadcom-Chips im Raspberry Pi hat eine kleine, aber lautstark verärgerte Gruppe von Beschwerdeführern angezogen. Ich denke, dass solche Dinge vernünftige Leute von der Art von Projekten abbringen, die für das Open ASIC-Design erforderlich wären Ein Ersatz könnte für etwa 5 Mio. USD und ein Jahr Arbeit geleistet werden, es sei denn, es gibt katastrophale Patenthindernisse. Sie müssten die patentierte Video-Dekodierungshardware verlieren und eine Befehlssatzlizenz von ARM ausarbeiten.)

Die Werkzeugkette ist für den Mann auf der Straße viel weniger zugänglich. Jeder und seine Onkel können einen Compliler, eine Datenbank, ... erhalten, aber ein Oszilloskop, ein Funktionsgenerator, eine Bank, eine Teilebibliothek und die hart erarbeiteten Fähigkeiten, um sie zu verwenden, bedeuten nur, dass es Größenordnungen weniger Spieler geben wird im offenen Hardware-Spiel.

Ich stimme voll und ganz der Einschätzung der "Größenordnung" zu, wie einfach und zugänglich offene Software im Vergleich zu offener Hardware ist. Es geht um "Bits" gegen "Atome". Die mit der Arbeit an einem offenen Softwareprojekt verbundenen Kosten und Probleme sind äußerst gering, und die Tools und die Infrastruktur (Internet, Github und Ihr PC) wurden alle bezahlt, bevor Sie Ihr offenes Softwareprojekt starten, sodass die zusätzlichen Kosten Ihre Zeit sind.

Open Hardware setzt voraus, dass Sie die "Atome" haben, um mit dem Projekt zu beginnen, und wie in einem vorherigen Beitrag angegeben:

• Die Verwendung des Standardprodukts eines Unternehmens ist die kostengünstigste Option (5 bis 100 US-Dollar) *
• FPGA-Implementierung ist teurer (20 bis 2000 US-Dollar)
• Ihr eigener ASIC (200.000 bis 2.000.000 US-Dollar)
• Ihre eigene Fabrik für die Herstellung Ihrer Teile (500.000.000 bis 2 Mrd. USD)

'* Diese Kosten beinhalten sowohl Entwicklungskosten als auch Chipkosten

Jetzt hat die offene Mixed-Signal-Hardware-Bewegung nicht den Vorteil einer FPGA-ähnlichen Option mit angemesseneren Entwicklungs- und Gerätekosten.

Unternehmen [ja, meine Firma ist eine von ihnen] arbeiten daran, konfigurierbare Mixed-Signal-Lösungen zu entwickeln, die ein FPGA-ähnliches Geschäftsmodell in das analoge und Mixed-Signal-Chip-Design integrieren. In manchen Fällen eignet sich offene Hardware in einem konfigurierbaren Mixed-Signal-Chip besser zum Öffnen von Hardwareprojekten als dies heutzutage bei PCB-Designs der Fall ist.

Ja, ich sage, dass konfigurierbares Chipdesign einfacher sein könnte als PCB-Design.

Ein konfigurierbarer Chip würde ein Silizium-geprüftes IP enthalten, das mit Einzelmasken-Schichtwechseln durch automatisierte Entwurfstools verbunden werden könnte, die einem FPGA-Ablauf für Ort & Route und Konfiguration ähneln. Und Mixed-Signal-Designs werden nicht so schnell obsolet wie digitale Designs, da analoge Schaltungen dies nicht tun wie digitale Designs hinter den Low Moore her sein müssen.

In der Lage zu sein, mit einem verteilten Team an den Inhalten eines konfigurierbaren Chips zu arbeiten, könnte offene Softwarekonzepte und Vorteile für das offene Hardware-Design bringen.

Wir gehen davon aus, dass die folgenden Attribute dazu beitragen, die Popularität von offener Hardware zu steigern:

• Standardisierte konfigurierbare Mixed-Signal-Chip-Hardware
• Charakterisierte und dokumentierte IP-Blöcke
• Erschwingliche Design-Tools auf hohem Niveau, die die Details des Chipdesigns vollständig nach Maß abstrahieren
• Automated compilation of high-level designs to configurable devices
• Design sharing tools that support distributed teams