Pavona、セキュアチップ向けオープン・ハードウェア・エコシステムを発表

オープンソースソフトウェアは今や至る所に存在しています。 Linux は世界中の サーバー および スーパーコンピュータ で主流の オペレーティングシステム となっており、 Wordpress は全ウェブサイトの40%以上を支えるなど、他の主要プロジェクトと並んでいます。オープンソースハードウェアは1990年代後半から存在 していましたが、ソフトウェア分野のそれほど関心や採用が進んでいません。

Dominic Rizzo は、スタートアップ zeroRISC の CEO 兼創業者で、オープンソースハードウェアの状況を変えようとしています。本日、非営利のグローバルセキュリティ標準コンソーシアム GlobalPlatform が Pavona を立ち上げ、Rizzo がガバニングボードのチェアに就任しました。Pavona の目的は、小さな IoT デバイスから大規模な データセンター まで、あらゆるアプリケーションへのオープンソースハードウェアの採用を促進することです。そのために、モジュール化・標準化・信頼性を備えた構成要素を提供します。

Pavona は新しいオープンソースハードウェアエコシステムです。ハードウェアモジュールのスターターキット、リファレンスデザイン、各種チップへの採用を効率化するソフトウェアツール群、統合を容易にするソフトウェアツールを提供します。また、新規のオープンソースハードウェア設計の追加や共同開発のハードルを下げるガバナンス構造も整備しています。

「これは基盤になると思います」と、Pavona の設立メンバーである Baochip の創業者で Andrew “bunnie” Huang 氏（ハッカー）は述べています。「私たちは今、ようやくオープンな『核』となるものを十分に持ち、それを広げられる段階に来ました。この実験の結果は、長い間、ハードウェアや オープンソース との関わり方を決定づけるでしょう」

オープンソースハードウェアとオープンソースソフトウェアの違い

オープンソースハードウェアがソフトウェアほどブームにならなかった主な理由は、ほとんど自明です。ハードウェアは製造が必要で、製造には費用がかかります。「ハードウェアは、作られるときに原子を必要とします」と Huang 氏は言います。「それには物流と支払いが必要です」

根本的に、製造自体はクローズドソースです。そのため、オープンソースハードウェアは本質的に階層化されています。チップ製造、物理設計キット、ファウンドリ プロセスはクローズドのままですが、その上の層、例えば 設計検証、システムアーキテクチャ、命令セットアーキテクチャ、ファームウェア などはオープンソースにできます。

Pavona エコシステムは、オープンソースの浸透をより深い層まで進めることを目的とはしていません。代わりに、すでに利用可能なオープンソースの層を取り、それらの採用と多様なアプリケーションへの再利用を容易にすることを目指しています。「Pavona に私たちが注力しているのは、すべての部品をつなぐインフラとアーキテクチャです」と Rizzo 氏は言います。「そうすることで、レゴのように、小さな IoT デバイス用にはある構成、大規模なデータセンター向け SoC には別の構成で使えるようになります」

ハードウェアコンポーネントをよりモジュール化するための一環として、ソフトウェアも活用しています。Rizzo 氏のチームは「アーキテクチャコンポジションエンジン」と呼ぶものを構築しました。これはハードウェアをラップし、ARM や RISC-V など異なる種類のコンピューティングコアとやり取りできるようにするものです。これにより、企業は既存のアーキテクチャにオープンソースハードウェアを統合でき、ソフトウェアスタックを変更する必要がありません。

Pavona はセキュリティチップ OpenTitan から始まる

Pavona のオープンソースハードウェア設計スターターキットには、OpenTitan のコンポーネント が含まれます。OpenTitan は「ハードウェア・ルート・オブ・トラスト」を提供するチップで、コンピュータ内のすべてのセキュアな操作の基盤となるセキュリティの源です。また、OpenTitan 設計の拡張版も含まれており、将来の大規模量子コンピュータによる攻撃に対して安全な効率的な 暗号技術 を 組み込んでいます。

OpenTitan の支持者によれば、セキュリティハードウェアは他のチップよりもオープンソースの恩恵を受けやすいといいます。誰でも設計を検査・検証でき、活発なコミュニティがハードウェアをストレステストできるため、より信頼性が高く、ひいてはより安全になるからです。また、各種規制要件への適合証明も容易になります。

Rizzo 氏は、これらのオープンセキュリティチップの採用を後押しする3つの要因を挙げています。1つ目は AI ブームで、GPU だけでなく、ネットワークカードやモニターなど、あらゆる種類のチップ需要が急増しています。2つ目は ポスト量子セキュリティ への移行を促す規制の動きで、米国 および 欧州 政府が 2030 年末までの実現を法制化しています。3つ目は 欧州サイバーレジリエンス法 による新要件で、欧州市場向け製品に新たなセキュリティ検証と報告義務が課されます。

「この3つの要因が、人々をセキュアでオープンソースのシリコンへ向かわせていると思います」と Rizzo 氏は述べています。

セキュリティハードウェアは始まりに過ぎません。Pavona は新しいハードウェアモジュールを簡単に取り込めるように設計されています。Pavona の有料会員でなくても、新しい設計を貢献できます。「私たちは絶対にゲートキーピングを拒否します」と Rizzo 氏は言います。

個人貢献者と大企業の双方から信頼を得るため、Rizzo 氏のチームはソフトウェア界の大規模オープンソースプロジェクト（Yocto など）を参考にしたガバナンス構造を構築しました。貢献メンバー企業は Pavona のガバニングボードに代表を送ることができます。一方、独立した技術委員会がハイレベルな技術的決定を行います。この経営と技術の監督の分離は、信頼と透明性を高めるためのものです。「『貢献したのに、誰かが廊下で決めて後で知らされた』と感じると、人々はとても落胆します。だからこそ、合意に基づき、議論に基づく形にしています。そして、その議論はオープンでなければなりません」と Rizzo 氏は説明します。

Frank Nagle（Linux Foundation のアドバイジング・チーフエコノミスト、MIT の研究員）は、標準への準拠と透明性のあるガバナンスがオープンソース技術の採用の鍵になると指摘しています。「このような構造が整えば、1社に支配されているのではないかという懸念なく、スケールに到達する可能性が高まるでしょう」

Pavona のアーキテクチャコンポジションエンジンは、ハードウェアが異なる種類のコンピューティングコアとやり取りできるようにし、企業が既存のアーキテクチャにオープンソースハードウェアを統合する際、ソフトウェアスタックを変更する必要がないようにします。Dominic Rizzo

オープンソースハードウェアの未来

Nagle 氏は、オープンソースの過小評価されがちな利点として、民間企業同士が協力し、基幹技術で協業しつつ、専門的な実装で競争できる点を挙げています。

「私が聞いた中で一番好きな例は、自動車メーカーからのものです」と Nagle 氏は言います。「車のシートには、シートを前後にスライドさせる小さなボタンがあります。誰もその小さなトグルスイッチが優れているからといって、ある車を別の車より選ぶわけではありません。しかし、もしそのボタンがなければ、誰かがその車を買わないかもしれません」

多くの技術が、車のシートボタンと同じカテゴリに属します。必要だが製品の差別化要因ではない技術です。セキュリティチップはその好例です。あらゆるハードウェアにセキュリティは必要ですが、それを主機能とするものはほとんどありません。Nagle 氏は、こうした部品こそオープンソースの恩恵を受けると説明します。

このようなハードウェアでの協業は、チップメーカーとその顧客のコスト削減を可能にし、AI ブームをより経済的に持続可能なものにするかもしれません。

さらに重要なのは、一部のハードウェア開発をオープンソース化することで、新規参入者のハードルを下げられる点です。この目標を支援するため、Pavona は複数の「はじめに」ガイド、ソフトウェアエミュレーションツール、FPGA コードも提供しており、誰でもボードにダウンロードして10分以内で動作させることができます。

「もっと多くの人に参加してほしい」と bunnie Huang 氏は言います。「特に若い人、新規の人です。なぜなら、私たちが依存しているこれらの技術を維持する能力を確保するためには、より強固なエコシステムと、より多くの新しいアイデアが必要だからです」