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芯片架构“新秀”RISC-V 国内生态开放生长

2022年8月10日 07:49  21世纪经济报道  

导读:基于技术发展进程寻找落地场景,并加速向高端市场探索落地。

在国内半导体生态发展进程中,越在产业链上游,相比海外市场的成熟度越弱些,挖掘相比之下较新的技术路线,正是其中一个成长机会点。

目前市场上大规模主流应用的芯片架构中,服务器市场霸主X86架构以英特尔和AMD为主导;Arm架构在移动终端市场占据超过95%份额,此前被英伟达收购未果后寻求独立上市。

但这两大架构都以海外厂商为主导,寻求一个相对独立且开源的芯片架构,将对自主生态发展带来重大意义,RISC-V就是这样一种新架构。

但由于起步晚于前述两大芯片架构,RISC-V在生态方面还远没有达到成熟的地步。不过近些年来,各个国家都在积极对RISC-V投入研发,国内目前多在物联网场景积极推进,一些高端RISC-V架构CPU芯片也在陆续探索,产业角色面对汽车物联等场景也在探索应用落地。

近日举行的第十二届松山湖中国IC创新高峰论坛期间,跃昉科技产品总监李涛介绍道,公司聚焦面向工业互联网场景的SoC产品,主要希冀解决包括目前主流架构存在一定环境风险、面临相对高昂的授权费用、功能同质化等典型问题。据介绍,去年第四季度该公司已成功流片业界首款Full Mask(全掩膜流片)的RISC-V架构高端应用处理器NB2。

头豹研究院TMT行业分析师陈文广告诉21世纪经济报道记者,基于RISC-V功能上的优势且暂无一家企业占领主导地位,预判其先基于物联网发展,但随着配套软件等生态圈不断完善,RISC-V有望逐步进入PC、智能网联车等领域,并成为世界主流CPU之一。

锚定

从源头来说,Arm架构也属于一种基于RISC(精简指令集计算)原理建立的架构,这是其相对更适合应用在移动终端市场的原因之一。

顾名思义,RISC-V是第五代基于RISC的CPU指令集架构,2010年由美国加州大学伯克利分校计算机科学部门发明。这是一个免费、开放的架构,用户基于该架构进行产品设计和拓展后,可自主选择是否公开发行、如何商业运营等。

相比前述两大已经商用多年的架构,RISC-V目前相对主要被应用在物联网市场,且高端处理器产品偏少。

陈文广向记者分析,因为RISC-V架构简单、易于移植,具备设计成本低的特点,此外还有低功耗、体积小等优势,这些满足了物联网时代对芯片的需求。

具体来说,物联网对芯片、应用市场有高成本敏感性。RISC-V开源免费及轻量化架构优势可降低芯片的研发、应用成本,高度契合物联网碎片化特征。而RISC-V的模块化灵活设计有助于芯片研发人员对指令集进行定制化扩展、修改等,可满足物联网的差异化需求。

此外,相比市场主流X86和Arm指令集具有丰富完整的生态体系,但物联网的碎片化特征,令RISC-V应用于物联网可弱化其在生态系统成熟度上的劣势。

李涛向21世纪经济报道记者坦言,Arm架构生态也不是一天建成。目前受限于不同的开源社区等,RISC-V架构产品的开发和应用需要重新面对很多新的挑战,毕竟是不同的架构。“能够考虑借鉴参考的是Arm架构的一些发展逻辑和应用方向。但即便成熟的Arm应用也无法直接用在RISC-V上。”

李涛向记者分析,除生态外,RISC-V面临的难点在于定位。“其实从能力范围来说,RISC-V与另外两大架构没有很大差异,也可以上探到边缘侧,甚至未来到PC端、服务器端等,已经有公司慢慢在做相应尝试。并不一定是RISC-V要取代谁,这个市场足够大,会有不同侧重的领域。”

从跃昉科技来说,目前侧重工业互联网领域,是因为其生态偏向行业类,一方面相关行业产品的迭代利用周期并不如消费类快,可以有足够的时间给行业接纳新事物;另一方面这类用户基于架构安全性考量,会对RISC-V有更大积极性。

据李涛介绍,基于产品策略,跃昉科技打造了“三横一纵一平台”的技术体系。“三横”就是在工业物联网的框架下,从端侧到边缘到微边缘,分别定义三个不同的芯片产品体系,分别解决端侧基础的控制和链接,以及边缘和微边缘侧的边缘计算和智能应用等问题。同时还针对部分系列做了包括安全、区块链等差异化特性,并申请了专利。

由此,跃昉科技在车联网市场关注到智能交通的场景应用。“有别于传统智能驾驶从单点上考虑出行的智能化,智慧交通更多是系统维度考虑交通安全的可靠和效率。通过人、路、车,以及基础设施等之间的连接,相当于构建了一个面向交通的工业物联网,来打造高效出行的画面。”因此,前述NB2产品正是面向该场景进行的设计应用。

探路

此前英特尔一度希冀收购该行业的头部厂商SiFive就是一个案例,这被行业观点认为,是为了抵御英伟达计划收购Arm所带来的一定影响。虽然最终这两宗收购计划都未果,但也显示出RISC-V被愈发重视。

从全球整体发展态势来说,陈文广告诉记者,在技术方面,海外的头部企业相比国内发展水平相对领先,但差距不大。在应用领域方面,中国的RISC-V的落地领域以IoT为主,而海外厂商的落地领域不仅覆盖于此,在数据中心、智能驾驶、存储芯片、电子消费等领域均有涉及。

据悉,目前全球头部企业美国SiFive,创立于2015年。2021年4月,SiFive宣布首款基于5nm工艺的RISC-V架构的SoC芯片成功流片,该SoC可用于AI、数据中心、高性能计算等场景。

身处其中的公司也在积极探索更大技术融合空间。李涛介绍,基于RISC-V架构,跃昉科技还非常聚焦和关注区块链方面技术。

“在未来智慧交通过程中参与方非常多,可能有车厂、交通管理部门和政府监管部门,还有用户本身。如何解决他们在智慧交通体系下数据上链、数据互信、本地存储等需求和问题,可能还需要借助区块链技术。”他补充道。

当然,NB2不局限于这个方向,包括工业物联网下的智慧能源、智慧物流、智慧工厂等,都是NB2产品和跃昉科技主要聚焦的方向。

总体而言,陈文广告诉21世纪经济报道记者,由于RISC-V诞生时间太短,仅5年,在中国本土市场,相关的编译器、开发工具和软件开发环境(IDE)以及其他生态要素还在积极建设当中。

但是中国本土RISC-V的生态培育近几年明显提速,目前已初见成效。RISC-V生态链条的参与者也逐渐多元化,其中IP环节主要包括平头哥、芯来、赛昉及睿思芯科等本土企业提供IP、编译器、工具链等产品。设计环节包括海思、瑞芯微、兆易创新等众多企业,应用涵盖MCU、边缘计算芯片等领域,中国RISC-V产业联盟目前也有了超过120家联盟会员。

除生态外,中国发展RISC-V技术还面临以下两大难点:缺乏相关人才和碎片化风险。

“由于RISC-V在中国仍处于发展初期,从事该领域的专业人才数量较少。加上该领域尚未实现大量盈利,以及传播语言等问题,导致国内并无足量的技术人员进入。”陈文广进一步分析,而RISC-V架构开源规则本身有一定局限性。其强调完全开源的设计,就导致RISC-V架构可能出现,虽然拥有更多指令集,却无法共用的问题。当各公司做出具有本身公司特色的芯片时,如果他们选择将自己的专属指令集保密,那么若干年后,很可能出现芯片互不兼容的情况,这样的碎片化往往不利于产业发展的。“例如Android本身是一个开源系统,但经过华为、小米、OPPO等厂商各自开发成自己的系统之后,就变得不再互相兼容,这也是RISC-V架构开源规则本身的局限性。”他补充道。

“我觉得判断生态是否加速落地的一个标准,就是是否有更多产品应用到实际场景中去。在我们的定位偏向SoC,但关键要找到一个相对明确的方向,去把这个SoC应用到系统上。”李涛向记者表示,跃昉科技团队都对系统有一定认知,因此愿意与客户一道,共同探索应用场景的差异化表现,同时让客户更好接受基于RISC-V架构的产品。

编 辑:马秋月
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