2025年开源硬件与新工业革命白皮书

上海开源信息技术协会 2025年1月 目录 公版公模、开放共享，推动快速形成开放的产业链供应链..................................................10全球开源硬件的萌芽阶段.........................................................................................................11 3、中国开源硬件的发展历程........................................................................................................13 山寨模式孕育期.........................................................................................................................13继续发展阶段.............................................................................................................................14 4、中国开源硬件的特点与优势....................................................................................................17 继续发展阶段.............................................................................................................................17庞大的全球市场需求.................................................................................................................17草根创新精神与开放共享文化的传承......................................................................................18 5、中国开源硬件的应用领域与案例............................................................................................20 教育领域.....................................................................................................................................20物联网领域.................................................................................................................................21智能制造领域.............................................................................................................................22医疗领域.....................................................................................................................................23环保领域.....................................................................................................................................24无人机领域.................................................................................................................................24 6、结论：开放供应链，匹配市场和技术....................................................................................26 表格目录 表格1:开源硬件项目文档格式（数据来源：开源硬件协会）.................................7表格2：开源硬件项目物料清单示例（数据来源：嘉立创开源硬件平台）............8表格3：开源许可协议的区别（数据来源：王东杰）................................................9 图表目录 图表1：简易数字示波器（图片来源：嘉立创开源硬件平台）...............................6图表2：简易数字示波器设计PCB原理图（图片来源：嘉立创开源硬件平台）..7图表3：简易数字示波器设计PCB设计图（图片来源：嘉立创开源硬件平台）..8 前言 开源是一种社会创新方法论，首先在软件领域探索并取得成功，之后人们开始在硬件及更多的领域进行尝试。 开源硬件指开放一个物理对象的设计规范，原理图、蓝图、逻辑设计、计算机辅助设计（CAD）图纸或文件等，任何人都可以在遵循许可协议前提下对其进行研究、修改、创造和分发该对象。开源硬件可以指任何物体，如汽车、椅子、计算机、机器人，甚至是房屋。开源方式促进了透明度、合作和创新，微控制器、处理器、开发板、计算机和各种电子元件等大量设备都属于开源硬件的范畴。 正如所有新生事物一样，开源之所以能够存在，是因为其有经济价值。首先，开源提高了数字商品资源配置的效率，一个工程师开放其代码或设计图纸后，全球范围内无需再做重复劳动。其次，开源是数字商品最有效率的生产组织方式，企业利用开源生产方式，可以实现软硬件同步设计、同步研发、同步实施，缩短产品落地周期，加快产品迭代。第三，开源降低了人们学习及参与生产劳动的门槛，人们可以自由获取生产资料，可以选择参与劳动协作的时间和方式，这极大激发出人们的创新动力。从全社会角度看，开源有助于形成事实标准，降低不同系统之间的互操作性成本，增加零部件的互换性。可以预见，未来10年将是开源硬件大力发展的10年！开源将重构汽车、船舶、航空航天、集成道路、机器人、交通、医疗、金融、教育、家电家居、智能制造等行业产业链供应链，开源新工业革命正在到来。 开源硬件还是一个潜力巨大的市场。相关机构预测，2023年，全球开源硬件市场规模为746亿美元，预计到2032年将达到1482亿美元，预测期内年复合增长率为8.1%。开源硬件具有低成本和高度可定制化的特点，这对业余爱好者和中小企业来说是一大福音，他们基于开源硬件可以快速完成原型设计并为客户提供解决方案。开源硬件具有可修改的特性，开发人员可以根据特定需求定制硬件组件，这非常适合物联网（IoT）设备和智能技术对灵活性、适应性的要求，比如医疗保健和汽车等行业，往往需要定制解决方案来满足严格的监管标准和性能标准。开源硬件非常适合大中小学教育，学生通过开源硬件实验课程可以获得电子、编程和工程知识，犹如务农、务工等劳动教育一样，开源是数字时代学生应具备的最基本的劳动技能。 像开源软件一样，开源硬件的设计和发明也应得到版权和专利法的保护，已有人开发出开源硬件的许可协议及公共知识产权办法，这是开源硬件发展的制度保障。 2023年4月7日，第一届开源硬件与新工业革命论坛在上海科学会堂举办，当时我们就有了撰写白皮书的想法。刘柯廷先写了一个初稿，在李大维、夏青老师的指导下，又重新确认了白皮书的设计框架，蒋艾雯为白皮书的撰写付出了艰辛的努力！ 上海开源信息技术协会创始人张国锋2025年1月20日 1、什么是开源硬件？ 开源硬件是指开放硬件设计，允许大众在此基础上进一步修正研究、改造升级，甚至于生产销售1。这也是开源硬件的魅力所在，即在正常情况下，任何一名普通技术人员都可以参照开放的硬件设计，利用现有材料和基础设施原汁原味复刻出该硬件，并根据个人需求进行微调。这些微调后的需求会被记录在开源硬件文档的更新中，不断增强开源硬件的普适性。随着参与人数的增多，开源硬件领域将愈发繁荣，开源硬件文档也逐渐成为该领域的教科书，为原始设计者奠定权威地位，同时哺育下一代的开源技术人才。 研究方法和范围 本白皮书采用案例分析的研究方法，深入研究了MTK和联发科以及国内3D打印机在全球市场的发展情况。通过对这些成功案例的分析，我们可以更好地理解开源硬件在不同领域的应用和发展趋势。同时，我们还参考了大量的行业报告、学术研究和专家观点，以确保白皮书的内容具有权威性和可靠性。 本白皮书涵盖的开源硬件领域范围广泛，包括但不限于电子电路设计、嵌入式系统开发、机械结构设计等技术类型。在应用领域方面，我们重点关注了教育、物联网、智能制造、医疗、环保、无人机等领域，通过对这些领域的案例分析，展示了开源硬件在不同领域的创新应用和发展潜力。 开源硬件项目示例 开源硬件的本质是共享一个硬件的设计文件以方便他人进行修改或据其制作硬件（包括用于商业用途）。因此，提升文件的可读性和开源硬件项目的可操作性也 是开源硬件运动的目标之一。对此，开源硬件协会对开放的硬件设计文档的格式和内容做出了基本规定2，本节将以嘉立创开源硬件平台中展示的简易数字示波器设计为例3，具体化呈现开源硬件项目。 项目介绍 项目介绍需对硬件目的至硬件特性进行整体概述，语言力求通俗易懂、简洁明确，必要时辅之以实物图片。 本节示例中的简易数字示波器是传统模拟示波器的升级版，利用数字电路和数字存储技术，波形数字化并将其可视化，具有高带宽、高采样率和深存储深度等特点。该项目属于入门级数字示波器项目，以初学者的知识储备为基点进行项目设计，学习资料丰富；同时硬件实用性强，设计完成后可作为桌面日常仪表使用，如图表1所示。 设计图 通常下，硬件的设计草图和框架通常制作并储存于专业的软件或程序中。如表格1所示，不同的硬件项目，设计图稿有所差异。 本节中的示例项目简易数字示波器设计为分类中的第3类即电路板CAD设计，因此项目设计者需提供设计的PCB原理图和PCB设计图稿。PCB中文名称为印制电路板，又称印刷线路板，广泛应用于电子设备中。PCB原理图俗称设计蓝图，简述该硬件项目将如何最终实现连通性，并构成规划过程的关键部分。PCB设计图则是PCB原理图的具体化布局展示，包括铜走线和孔布局。图表2和3具体化呈现了PCB原理图和PCB设计图的区别。 物料清单 物料清单是对零件编号，供应商，成本等零部件取得方式的简短说明（详见下表），以节省采购时间，标准化产品零部件配置。 授权许可协议 “开源与知识产权保护总体目标并不背离，在推动人工智能生态发展中，开源离不开知识产权的护航与“托底”，人工智能开源参与者应通过知识产权合规管理，保障开源生态安全，推动开源社区融合创 新。”4 开源虽然在在部分理念上与传统知识产权观念有一定冲突，但其归根究底是行走于知识产权的沃土之上，是“知识产权螺旋式升级保护的高级应用5”。目前，开源许