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成立仅三年的企业,如何成为本土RISC-V产业生态的促进者

分享于 2021-06-23 09:36:53
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电子发烧友网报道(文/周凯扬)2021年6月21日,芯来科技完成了完成了新一轮的融资,这也是芯来在一年连续获得的第三次资本加持。那么芯来一个才创立三年的RISC-V IP公司,如何能够频频受到资本的青睐呢?

其实国内的RISC-V生态起步相对较晚,SiFive因为其先天优势率先开启了相关IP的研发,Codasip也紧随其后,中国台湾的晶心科技也迅速转型RISC-V,而大陆却迟迟没有出现对应的IP厂商,直到芯来和平头哥等厂商的出现。宣布完成新一轮融资的同日,芯来科技展开了本土RISC-V产业生态研讨会,与其合作伙伴一起探讨当前RISC-V在各个领域的应用和发展。

走进RISC-V生态,共建IP技术平台


芯来科技执行总裁彭剑英博士在会上提到,国产自主CPU一直是国内产业人员的痛。虽然已经有了自建的指令集架构实现了自主可控,但生态难以繁荣,市占率几乎为零。而x86和ARM的仍在采取授权模式,缺乏底层技术的自主权。而RISC-V的出现是实现自主可控的历史新机遇,其开放性和可扩展性尤其契合了当前AIoT时代应用定义芯片的趋势。

RISC-V的市场预计 / Semico Research

根据Semico Research给到的数据,预计2025年采用RISC-V架构的芯片将实现624亿颗的出货量。从2019到2025年的年复合增长率(CAGR)高达146.2%。彭剑英提到,也许这个数字有些乐观,但从现在的趋势看来,100%以上的CAGR是完全可实现的。

芯来目前已经有了从100系列到900系列的多条IP产品线,在6月22日的芯来科技峰会上还会发布全新更高性能的IP新品。彭剑英在会上也给出了芯来下一个三年的愿景:推出更高性能的通用RISC-V CPU IP和更丰富的垂直领域RISC-V CPU IP,提供更完整的子系统自研IP矩阵和更敏捷的SoC软硬件解决方案。而未来的30年内,芯来科技将继续致力于成为一家伟大的CPU平台公司。

共建芯来RISC-V软件生态


RISC-V虽然是一个开放的ISA,却一直缺乏一个类似于Arm CMSIS的接口标准,为此芯来推出了自己的嵌入式软件接口标准NMSIS。NMSIS为芯来的RISC-V处理器提供了一套封装了处理器底层操作、DSP算法库等的软件框架,不仅降低了开发难度,也降低了TTM产品上市时间。当前中移物联也已在其产品中引入了这一接口标准。

芯来嵌入式软件开发平台 / 芯来科技

芯来还为开发者提供了开源的软件开发平台Nuclei SDK,如此一来开发者可以在裸机或支持的RTOS搭建应用开发环境。针对开发工具,芯来也为开发者提供了Nuclei Studio这样基于Eclipse的开发环境,也支持Segger Embedded Studio和PlatformIO IDE等开发工具。

芯来RISC-V IP支持的工具和软件平台 / 芯来科技

如果采用UX600、UX900或后续的高性能64位RISC-V IP,芯来还准备了Nuclei Linux SDK。该SDK基于Makefile编译系统,且支持新的Linux Kernel 5.10版本。在Freeloader中集成了简易Loader、OpenSBI以及Uboot启动软件。芯来在Linux SDK上同样选择了开源,托管至GitHub和码云等平台上。

5G时代RISC-V架构的IoT芯片的机遇与挑战


中移物联网有限公司集成电路创新中心总经理肖青介绍当前IoT市场的机遇和挑战。首先,5G的驱动下,物联网连接数猛增,从2020年底到2025年底,同期用户规模将从0.42亿猛增至12.84亿。而国内在物联网芯片上,只在安全芯片上实现了比较高的国产化,而通信芯片、MCU和传感器芯片依然以国外厂商为主,或是无法占据高端产品市场。

而当前IoT依然面临着高集成度、低功耗和操作系统开放性等挑战,中移物联评估了RISC-V内核和Arm M4内核,进行了Dhystone、Coremark等一系列测试比较,最后发现芯来RISC-V内核在性能、DSP指令和缓存配置上完全满足了MCU、NB-IoT等芯片系统的应用需求。

芯昇科技物联网芯片产品路线图 / 芯昇科技

中移物联将其芯片业务部门设立为三级公司“芯昇科技”,目前在规划的NB-IoT、LTE-CaT1蜂窝通信芯片,以及安全MCU和大容量MCU,都已经部署了基于RISC-V内核的物联网芯片研发工作。

RISC-V在信息安全上的应用


飞思灵微电子作为一家专注于光通信领域芯片研发的公司,在信息安全产品上也选择了RISC-V。飞思灵微电子总经理杨志勇在会上介绍了RISC-V在安全上的“先天”与“后发”优势。闭源和授权IP往往会面临突发的安全问题,比如在前段时间在Intel和AMD的x86处理器和Arm处理器上发现的Spectre漏洞。

而RISC-V在安全方面的最大优势在于开放开源,基金会内有专门的的安全部门,构建了一套从模型、ISA、架构与软硬件协同实现的安全体系,旗下300多的会员单位和诸多科研人员都在完善其安全特性。而ISA的灵活可扩展性,也为新安全特性提供了更好的兼容性。

而在后发优势上,RISC-V已经有了TEE可信执行环境、信任根和安全启动等成熟的安全特性,从软硬件层面全面保护信息安全。为此,飞思灵微电子打造了基于RISC-V的后量子加密H/S协同设计。通过这一设计,算法在密钥生成、签名和验签过程分别加速了54.1倍、42.8倍和17.5倍。而且由于RISC-V内核的可扩展和可裁剪特性,其资源消耗要小于硬件加速器。

基于RISC-V的汽车硬件安全模块 / 飞思灵微电子

飞思灵微电子同样基于芯来的N200系列RISC-V内核打造了汽车硬件安全模块,通过后量子加密和现有加密算法,配合硬件加速高效兼容现有的系统和设备。根据汽车ECU不同的安全、成本需求,还可以提供多安全等级的PQC安全架构。

除此之外,飞思灵微电子打造的国产化交换芯片轩辕1030M也用到了芯来的UX600系列内核,提供8端口的千兆电PHY、2端口的万兆光口和4端口的千兆光口。该芯片支持30Gbps的非阻塞限速转发,通过万兆光口QSGMII/O-USGMII方式进行端口扩展,最多可支持28个业务端口。

当前飞思灵微电子已计划用芯来的RISC-V内核打造符合东风汽车业务需求的车规MCU,并在中国信科的交换机和边缘计算服务器中用上RISC-V。

基于RISC-V的存算一体芯片


知存科技是国内率先以RISC-V架构打造存算一体芯片的企业,6月10日,知存科技也完成了亿元的A3轮投资,由飞图创投领投,万魔声学和科宇盛达等新老资本跟投。知存科技将利用这笔资金加大技术研发,扩充产品线并投入新产品量产。

知存科技CEO王绍迪提到,当前的先进工艺成本过高,并不适合分散的AIoT市场。而知存科技作为芯来的合作伙伴,发掘了RISC-V的潜力。在去年底发布的WTM2101芯片上,知存科技用到了芯来科技的N307 RISC-V IP,并实现了mW级以下的功耗。

王绍迪介绍到,在向量矩阵乘法中采用存算一提的模拟计算方式,原来需要2500晶体管完成了8位乘加法运算只需要单个存储单元完成,而且这种形式可以并行完成整个矩阵的运算,效率提高50-100倍。

WTM2101芯片 / 知存科技

WTM2101芯片采用了WLCSP的极小封装,功耗只有50uA到20mA,却可以实现50Gops的AI算力,支持1.8M的模型参数,非常适合可穿戴设备的语音识别、语音增强和物体识别等AIoT算法。据了解,这款芯片将在今年第四季度开始量产。
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