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RISC-V不存在IP碎片化,已与ARM站在同一起跑线上-基础器件-与非网

tikitaka
发表于 2020-05-11 16:43:35

      日前,晶心科技的林志明总经理接受了与非网的《RISC-V 阵营“大阅兵”》专题采访,在探讨 RISC-V 研发中的得与失、市场形势的优与劣、发展前景的好与坏,还解答了许多积压在电子爱好者心中的疑惑。

      首先作为主办方的与非网要感谢林先生的拨冗参与。

       

      图 | 晶心科技总经理林志明

      与非网:RISC-V 基金会董事长 Krste Asanovic 在今年 2 月 18 日发表博客,声称“RISC-V 处理器开源”是不存在的,那么您认为他发这个博客有何特别的寓意?公众对于 RISC-V 的普遍认知有必要因此刷新么?

      林志明:大众对于 RISC-V 以及「开源」或许有些误解,其实 RISC-V 开源的是「处理器架构」,而非提供「开源处理器」,这二者是有技术与战略意义上的差别。所谓处理器架构指的是「指令集架构 ISA (Instruction Architecture)」,而指令集架构和处理器两者间所需的开发资源及技术差距甚远。因此,RISC-V 基金会董事长 Krste 发表该篇博客的寓意应是为了正本清源,希望导正大众的普遍认知,将观念回归到 RISC-V 所开源的部分在于处理器架构,而非 RISC-V 处理器。

      与非网:RISC-V 处理器分为开源和商业化两种,那么对于商业化 RISC-V 处理器供应商而言,他们会和 ARM 商业模式类似,向付了授权费的客户提供内核设计和技术支持,那么可以给我们介绍一下这个内核设计的技术支持的具体流程和内容有哪些吗?

      林志明:RISC-V 处理器分为开源及商业化两种,目前真正的开源 RISC-V 处理器并非主流且非常稀少,事实上商业化的 RISC-V 处理器才是市场主流。这样的主流商业模式与其说与 ARM 的商业模式类似,更精确的说法应是与一般商业 IP 授权的商业模式类似。

      在这样的商业模式中,RISC-V 处理器 IP 供货商向授权的客户提供内核设计,该设计可以是软核(soft core)或硬核(hard core)。一般软核是以 RTL 来做为交货的依据,硬核大多是以 netlist 或 GDSII 来交货,目前市场主流仍以软核为主。

      至于针对内核的技术支持,实际交货前便已开始。客户签约授权前需要评估内核是否符合需求,所以必须了解软核的功能、省电性、频率高低、面积大小等等项目的表现,更须进一步评估发展系统芯片时所需的软件、硬件、侦错、编译程序等各种开发平台与界面等等,这些都需要供货商提供对应的技术支持。

      当客户签约授权后,供货商所提供的技术支持就会更深入到实质的设计流程及应用开发过程,通常在交货后也会提供客户技术训练课程,能大大帮助客户团队提升研发效率。除此之外,若客户在使用内核设计芯片的过程中若碰到问题,作为 CPU 内核供货商,也应提供技术支持,协助客户厘清问题根源。

      另一方面,技术支持也可说是种公司文化,若供货商内部原本就从上至下重视技术支持,形成公司上下一体的文化,那么客户开发系统芯片的作业流程便可获得充分的技术支持,让开发过程更顺利。

      与非网:对于复杂电路的应用,采用 RISC-V 架构来研发可能需要增加指令集,建立一些快捷路径,这对晶圆面积的影响有多大?

      林志明:过去设计芯片时以增加硬件电路做为电路加速器或增加协同处理器(co-processor)的作法,会增加相当大的芯片面积。相较之下,RISC-V 具备弹性的架构,允许运用同一流水线增加指令,能从 RISC-V 增加指令集的接口延伸至允许共享处理器的缓存器等内部硬件支持,因此增加指令时实际上所增加的晶圆面积非常小,相较前述所提的硬件加速器及协同处理器,面积可缩小为原本的 1-10%,是种相当经济的做法。

      与非网:大部分人都认为 RISC-V 对于 ARM、X86 来说最大的竞争力就是可定制,用户可以将特定功能作为运算引擎直接嵌入 CPU 内核,实现效率的最大化,而 ARM、X86 却没法完成,对这一观点,您的看法如何?为什么?

      林志明:「可定制」便是目前 RISC-V 相对于 ARM、X86 最大的竞争力,从晶心科技多年来研发切入的角度可更加证实这点。首先是晶心科技在前一代的 AndeStar™ V3 指令集,便已允许客户订制指令集,所以在这点上晶心科技与 RISC-V 可说是英雄所见略同,我们相当认同 RISC-V 可订制的特性,这也是 RISC-V 的优势之一。

      另外,晶心科技对于 RISC-V 的研发布局已长达五年以上,所累积的经验及技术成果可谓全球之冠,例如我们提供的 Andes Custom Extension™ (ACE)设计环境,搭配 Custom-Optimized Instruction  evelopment Tools (COPILOT) 工具,便让客户可大幅简化加入客制化指令的步骤,并提高效率,不仅受到客户赞赏,也对 RISC-V 贡献极大。

      与非网:RISC-V 的可定制是优点,但也会引入它的致命缺点,那就是 IP 碎片化。对内,您认为怎样的平衡在未来是最值得期许的?比如会根据应用领域的不同而产生几家巨头,将碎片化进行相对规整。对外,您认为 RISC-V 和 Arm 在未来将是怎样的共生关系?

      林志明:由 RISC-V 基金会所制定的 RISC-V 指令集模块 (ISA module) 层次是无法任意更动的,必须透过 RISC-V 基金会工作小组的审核才可更改,因此在这层次上的模块化架构无法由工程师自行订制,也无法更改,如此一来便不存在所谓 IP 碎片化的问题。

      另一方面,在 RISC-V 引发关注前,新兴应用例如物联网经过数年发展渐渐成熟后,大家才发现原来物联网的应用如此零碎化,也就是说,物联网领域的需求虽庞大,但各式各样的应用中,其实每个项目的数量并不多。由于应用本身即为零碎化,因此 IP 碎片化的说法其实是个伪命题。

      对于如此多样化的项目,RISC-V 可定制化的特性恰好能帮助实现优化设计,所以我认为 RISC-V 最大的竞争力除了可订制之外,针对像物联网这样的市场,能够做到优化设计也是最大的优势之一。

      由于可订制的指令集掌握在各个使用 RISC-V 设计 SoC 的厂商手上,所以产品除了能在基础上与 RISC-V 兼容,更能在特殊应用上拥有独特的 RISC-V 订制化指令集,两者加乘下,便可实现前述的最优化设计。

      我认为所谓的 IP 零碎化称不上缺点,反而是值得称赞的优点,因为不管是在性能或成本最优化都可实现,值得赞许。未来 RISC-V 基金会将继续努力,以工作小组审核的方式,维护指令集模块,所以提问中提到的由几家巨头进行规整,我认为回归到 RISC-V 基金会的等级来进行即可。

      最后谈到与 ARM 的竞争产生的共生关系,应该说因为市场无穷巨大,天天都有更新的应用诞生,所以过去可能已有部分应用被 ARM 占有高市占率,而难以改变既有生态,但针对未来的新兴应用,由于 RISC-V 和 ARM 都站在同样的起跑点上,未来就看谁能先推出更佳的解决方案而抢占先机,在这种良性竞争下,我相信 RISC-V 的市占率将逐渐提高。

      与非网:RISC-V 已经有 10 年历史,却在过去一年内突然爆发,背后的助推因素有哪些?

      林志明:RISC-V 以基金会方式运作,近期会员数大幅成长,截至 2020 年初已超过 530 家会员。RISC-V 之所以呈现爆炸性成长,我想是因为英雄所见略同,各家厂商众志成城而形成盟军的结果。不过同时免不了同类型产品 RISC-V 厂商的竞合,也就是既竞争又合作,也因如此,每家公司都致力于提供最佳的 RISC-V 解决方案并建成了更美好的生态系(ecosystem)。RISC-V 响应了市场期望以久的简洁指令集,也提供了可订制的可能性,在这种情况下,全球各地的企业、学术机构、研究机构等单位纷纷大力推动 RISC-V,因此我认为 RISC-V 将延续爆发性的成长,发展可期。

      与非网:晶心科技基于 RISC-V 指令集架构的产品是应用于什么方向的,选择攻研该方向的原因是什么?

      林志明:RISC-V 指令集架构的产品可广泛运用于各种嵌入式应用,不过因市场实际需求,我们主要锁定新兴应用,包括物联网、人工智能、5G、网络、云运算、大数据、企业型 SSD、车载电子、自驾车、数据中心、生医、智能城市、智能家庭等等,都是目前的重点布局方向。

      与非网:假设给贵公司一次展示自己 RISC-V 产品的机会,您会大力推荐哪个型号,有何竞争优势?

      林志明:在晶心的众多产品中,我首先推荐去年所发表全球第一个具备数字讯号处理器 DSP 的 D25F RISC-V 内核,内建 RISC-V P 指令集(P-extension)扩充指令,能有效提升执行效率。第二个推荐的产品是今年即将问世的 27 系列,该产品系列相当适合记忆架构上需要高效率传输及内存的应用,将有 32 位、64 位的 RISC-V 内核产品,同时也将推出多核的产品线;此外,27 系列也将推出具备向量(vector)运算指令集的 64 位处理器 NX27V,在人工智能深度学习领域提供强大运算能力,拥有极佳影像智能处理表现,在此大力推荐。

      与非网:您对 RISC-V 技术在未来 2-3 年内的市场前景有怎样的预期?晶心科技会有哪些具体规划?

      林志明:我对于 RISC-V 技术未来 2-3 年内的前景有相当大的期许,首先可期待 RISC-V 延续近 2-3 年的成长曲线,未来市场发展可期。另外,技术上的市场表现大家也有目共睹,像晶心科技已有许多 RISC-V 产品问世。晶心科技针对人工智能、深度学习、大数据、5G、网络、数据中心及未来更多的嵌入式相关应用,並搭配有具体的生态系规划。

      至于在 RISC-V CPU 的规划上,晶心科技也预计于今年下半年推出 45 系列,该系列产品为 8 级流水线双发射的 RISC-V CPU 核,到时采用一颗 45 系列 CPU,效能可比拟双核的 RISC-V CPU。未来晶心科技规划将推出更多 RISC-V 产品,朝着效能更高、运算更省电的两大主轴前进,请大家拭目以待。

       

       

      更多对于 RISC-V 的原创文章,请点击与非原创之《RISC-V 阵营“大阅兵”》

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