中国工程师最喜欢的RISC-V芯片评选

分享于 2021-07-19 15:18:10

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芯片 RISC-V 内核功耗支持智能

上周，华米发布采用双核 RISC-V 架构的可穿戴人工智能处理器黄山2S，其大核运算性能可支持图形、UI 操作等高负载计算，大核系统同时集成浮点运算单元（FPU ）。上个月在上海举行的首届RISC-V中国峰会上，中科院大学教授、中科院计算所研究员包云岗发布了国产开源高性能RISC-V处理器内核—香山。除了“黄山”和“香山”外，国产RISC-V处理器内核及已经发布或量产的芯片还有那些？《电子工程专辑》分析师团队搜集整理了10家厂商的RISC-V芯片产品，筛选出“中国工程师最喜欢的10大RISC-V芯片”。

请在文末评选出您最喜欢的RISC-V芯片！

上周，华米发布采用双核RISC-V架构的可穿戴人工智能处理器黄山2S，其大核运算性能可支持图形、UI 操作等高负载计算，大核系统同时集成浮点运算单元（FPU ）。黄山2S的小核进一步提升了低功耗特性。与黄山2号相比，黄山2S的运行功耗降低了56%，休眠功耗降低93%。

此外，黄山2S还集成了一颗2.5D GPU，使图形加速性能比黄山2号提升67%。所搭载的卷积神经网络加速处理单元能迅速识别疾病类型，以房颤为例，其识别速度是纯软件计算的 26 倍。黄山 2S 已于今年 3 月成功流片，将成为华米第三代Amazfit 智能手表的核心芯片之一。

作为SiFive的早期投资者，华米科技自2015年就开始芯片设计布局，2018年发布基于RISC-V架构的自研芯片黄山1号。2020年发布的黄山2号芯片具有高运算效率、低功耗的特点，并植入了卷积神经网络加速NPU，大大提升了本地 AI 数据的计算性能。黄山2S作为黄山2号的升级款，在性能、算法、功能等方面进一步提升，由此奠定了华米科技作为可穿戴设备市场上坚持芯片自研的领导厂商地位。

上个月在上海举行的首届RISC-V中国峰会上，中科院大学教授、中科院计算所研究员包云岗发布了国产开源高性能RISC-V处理器内核—香山。香山第一代架构主要对标Arm的A72或A73，基于台积电28nm工艺流片。第二代架构将采用中芯国际14nm工艺，预计今年底流片。

据包教授介绍，目前CPU领域还没有一个像Linux那样的开源主线，因此业界需要一个开源的高性能RISC-V核，既能被工业界广泛应用，又能支持学术界试验的创新想法。他希望“香山”能够像Linux那样至少存活30年，带动中国RISC-V生态的发展。

除了“黄山”和“香山”外，国产RISC-V处理器内核及已经发布或量产的芯片还有那些？《电子工程专辑》分析师团队搜集整理了10家厂商的RISC-V芯片产品，筛选出“中国工程师最喜欢的10大RISC-V芯片”。请评选出您最喜欢的RISC-V芯片！

兆易创新GD32VF103

[RISC-V简介]

兆易创新GD32VF103系列MCU采用Bumblebee RISC-V处理器内核，是兆易创新(Gigadevice)面向物联网及其它超低功耗场景应用开发的一款商用RISC-V芯片。该系列MCU可以在工业控制、消费电子、新兴IoT、边缘计算、人工智能领域和一系列垂直市场应用中为用户提供智能创新的解决方案。GD32VF103面向主流型开发需求，以均衡的处理效能和系统资源为RISC-V进入市场主流应用提供了高性价比的创新之选，完整保持了与现有产品在软件开发和引脚封装方面的兼容性，并提供了完整的RISC-V生态系统。

[性能参数]

GD32VF103系列RISC-V MCU提供了108MHz的运算主频，以及16KB到128KB的片上闪存和6KB到32KB的SRAM缓存，gFlash®专利技术支持内核访问闪存高速零等待。Bumblebee内核还内置了单周期硬件乘法器、硬件除法器和加速单元应对高级运算和数据处理的挑战。

该系列芯片采用2.6V-3.6V供电，I/O口可承受5V电平。配备了1个支持三相PWM互补输出和霍尔采集接口的16位高级定时器可用于矢量控制，还拥有多达4个16位通用定时器、2个16位基本定时器和2个多通道DMA控制器。全新设计的中断控制器(ECLIC)提供了多达68个外部中断并可嵌套16个可编程优先级，以增强高性能控制的实时性。

该系列产品集成了2个采样率高达2.6M SPS的12位高速ADC，提供了多达16个可复用通道，并支持16-bit硬件过采样滤波功能和分辨率可配置功能，还拥有2个12位DAC。多达80%的GPIO具有多种可选功能还支持端口重映射，持续以灵活丰富的连接性满足主流开发应用需求。

[原理框图]

[开发板简介]

GD32VF103C-START开发板采用GD32VF103CBT6作为主控制器，GD32VF103V-EVAL评估板使用GD32VF103VBT6作为主控制器。该评估板为采用 RISC-V内核的GD32VF103芯片提供了一个完整的开发平台，支持全方位的外围设备。评估板使用mini-USB 接口或 5V 的 AC/DC 适配器作为供电电源。提供包括扩展引脚在内的以及 SWD、Reset、 Boot、 User button key、 LED、 CAN、 I2C、 I2S、 USART、RTC、 SPI、 ADC、 DAC、EXMC、 USBFS 等外设资源。

[开发板实物图]

[市场应用]

GD32VF103 系列MCU的应用领域包括：

1. AI

2. 物联网

3. 工业控制：电机驱动，工控主板等；

4. 通信电子：铁路通讯，网络设备，电子导航等；

5. 智能家电：指纹锁，智能音响，智能电表等；

6. 仪器设备：测绘仪，气体探测仪等；

7. 教育教学：软件学习板，硬件开发板，编程教育产品。

乐鑫科技ESP32-C3

【公司简介】

乐鑫科技是一家全球化的fabless公司，成立于 2008 年，在中国、捷克、印度、新加坡和巴西均设有办公地，团队来自约 30 个国家和地区。乐鑫多年深耕AIoT 领域软硬件产品的研发与设计，专注于研发高集成、低功耗、性能卓越、安全稳定、高性价比的 Wi-Fi 和蓝牙 MCU，现已发布 ESP8266、ESP32、ESP32-S 和 ESP32-C系列芯片、模组和开发板，成为物联网应用的理想选择。2019年7月，乐鑫科技在科创板挂牌上市。

【RISC-V内核】

ESP32-C3搭载乐鑫自研的RISC-V 32位单核处理器，时钟频率为160 MHz。

【芯片性能】

ESP32-C3 系列芯片是低功耗、高集成度的MCU 系统级芯片(SoC)，集成2.4 GHz Wi-Fi 和低功耗蓝牙（BLE）双模无线通信，具有如下特性：

完整的Wi-Fi 子系统，符合IEEE 802.11b/g/n 协议，具有Station 模式、SoftAP 模式、SoftAP + Station模式和混杂模式（即Promiscuousmode，是一种特殊模式）
低功耗蓝牙子系统，支持Bluetooth 5 和Bluetooth mesh
低功耗性能和射频性能
RISC-V 32 位单核处理器，四级流水线架构，主频高达160 MHz
内置400 KB SRAM（其中16 KB 专用于cache）、384 KB ROM 存储空间，并支持多个外部SPI、Dual SPI、Quad SPI、QPI flash
完善的安全机制：硬件加密加速器支持AES-128/256、Hash、RSA、HMAC、数字签名和安全启动；集成真随机数发生器；支持片上存储器、片外存储器和外设的访问权限管理；支持片外存储器加解密功能
丰富的通信接口及GPIO 管脚，可支持多种场景及复杂的应用。

【开发板】

ESP32-C3-DevKitM-1 是一款入门级开发板，使用以尺寸小而得名的 ESP32-C3-MINI-1 模组，这是一款通用型 Wi-Fi 和低功耗蓝牙双模模组，采用 PCB 板载天线。该款模组集成了配置 4 MB 嵌入式 flash 的 ESP32-C3FN4 芯片。由于 flash 直接封装在芯片中，ESP32-C3-MINI-1 模组具有更小的封装尺寸。

该款开发板具备完整的 Wi-Fi 和低功耗蓝牙功能。板上模组大部分管脚均已引出至两侧排针，开发人员可根据实际需求，轻松通过跳线连接多种外围设备，同时也可将开发板插在面包板上使用。

【应用场景】

具有超低功耗的ESP32-C3 系列专为物联网(IoT) 设备而设计，应用领域包括：

• 智能家居：智能照明、智能按钮、智能插座、室内定位

• 工业自动化：工业机器人、Mesh 组网、人机界面、工业总线应用

• 医疗保健：健康监测、婴儿监控器

• 消费电子产品：智能手表、智能手环、OTT 电视盒、机顶盒设备、Wi-Fi 和蓝牙音箱、具有数据上传功能的玩具和接近感应玩具

• 智慧农业：智能温室大棚、智能灌溉、农业机器人

• 零售餐饮：POS 系统、服务机器人

• 音频设备：网络音乐播放器、音频流媒体设备、网络广播

• 通用低功耗IoT 传感器集线器

• 通用低功耗IoT 数据记录器等。

全志科技D1

【RISC-V内核】

全志科技的D1芯片采用平头哥玄铁C906 64位RISC-V（RV64GCV）处理器内核，主频高达1GHz。

【芯片性能】

D1 是全志科技首款基于RISC-V指令集的芯片，集成了阿里平头哥64位C906核心，支持RVV，1GHz主频，可支持Linux、RTOS等系统。同时支持最高4K的H.265/H.264解码，内置一颗HiFi4 DSP，最高可外接2GB DDR3，可以应用于智慧城市、智能汽车、智能商显、智能家电、智能办公和科研教育等多个领域。

D1集成H.265/H.264 4K解码和SmartColor2.0 后期处理，可提供完美视频娱乐体验。D1还支持3个ADC、2个DAC、3个I2S/PCM、8个数字麦克风，可提供完美的语音交互解决方案。其丰富的外设接口包括：RGB、LVDS、MIPI DSI、USB、SDIO、EMAC、TWI、UART、SPI、PWM、GPADC、LRADC、TPADC、IR TX&RX等，极大方便了产品扩展。此外，D1采用低电压、低漏电的先进工艺设计，增强型散热封装提升了产品的散热特性。该芯片工作于工业级工作温度，具有长达10年的芯片寿命。

【开发板】

【哪吒】是全志基于D1芯片定制的AIoT开发板，是首款支持64bit RISC-V指令集并支持Linux系统的可量产开发板。开发板板身大小和银行卡相当，支持1G DDR3、258MB SPI NAND、WiFi/蓝牙连接，具有丰富的音视频接口和强大的音视频编解码能力，可连接各种外设，集成了MIPI-DSI+TP接口、SD卡接口、LEDC灯、HDMI接口、麦克风子板接口、3.5mm耳机接口、千兆以太网接口、USB HOST、Type-C接口、UART Debug接口、40pins插针阵列等，可以满足日常科研教学、产品项目预研、开发爱好者DIY的需求。

【应用场景】

D1可应用于智慧城市、智能汽车、智能商显、智能家电、智能办公和科研教育等多个领域。

深圳中微ANT32RV56xx

【公司简介】

专注混合信号SoC的创新研发者深圳中微半导体（CMSemicon）积极推动RISC-V 生态发展趋于完善，推出了集成RISC-V内核的32位微控制器ANT32RV56xx。该系列芯片搭载芯来科技N100超低功耗RISC-V处理器内核，集成模拟外设并简化设计，可满足消费电子对高算力、低功耗的要求。

【芯片性能】

秉承CMSemicon混合信号SoC设计理念，ANT32RV56xx简化设计，在单一封装中集成丰富外设，内置2路运算放大器和2路比较器，2路可编程增益放大器，可取代片外运放和比较器用于无线充电解码电路。

ANT32RV56xx可敏捷针对系统控制出现的异常情况提供有效保护，芯片内置低速与高速共两路高精度12-bit ADC，可针对不同应用场景准确采集电压、电流和温度信号用于系统控制；增强型PWM灵活配置适用于半桥和全桥控制，快速的刹车功能可以有效保护整个控制系统，大幅提升系统性能和效率。

【开发支持】

目前设计人员可基于中微半导体CMS TM系列开发工具，实现RISC-V内核程序的编译、下载和调试。中微半导体提供适用于RISC-V内核的自主知识集成开发环境(CMS IDE)，设计人员可自由进行源文件管理和编辑、编译、仿真及下载一站式解决方案。工具提供图形化的编译配置界面和图形化芯片选项配置界面，其仿真器与IDE高度融合，免驱安装，读写速度快，有助于开发人员快速部署并启动设计。

【应用场景】

ANT32RV56xx兼具高算力及低功耗，可为无线充电发射提供完整解决方案。CMSemicon基于ANT32RV56xx推出的5W/7.5W/10W/15W无线充电发射方案在性能和功耗方面有备而来，方案支持最新的QI标准协议V1.2.4及QC2.0快充协议，可兼容苹果7.5W快充、三星10W快充和15W EPP快充。采用功率闭环控制，控制灵活高效，并具灵敏的异物侦测(FOD)功能，可快速提高手机的无线充电速度。

时擎科技AT1000

【公司简介】

时擎科技成立于2018年，是一家专注于自然人机交互的端侧智能芯片提供商。通过架构创新和定制化芯片设计，时擎科技为广泛的端侧设备提供支持语音、视觉、影像、显示等多模态智能人机交互和数据处理的芯片产品及完整的系统级解决方案。

【RISC-V内核】

自研TM500和Timesformer

主控处理器为32位RISC-V RV32IMCF架构的TM500处理器；基于Timesformer智能计算架构的Blaster100智能处理器。

【芯片性能】

AT1000搭载TM500主控处理器，主频300MHz，拥有400DMIPS处理能力，支持单精度浮点运算。AT1000搭载Timesformer智能处理器，支持4核心的DSP簇和专用的人工智能专用处理器，可提供100GOPS的高能效比算力。此外，AT1000支持片上语音模拟/数字输入输出和处理：4路模拟/PDM 数字麦克风输入、2路line-in/4路I2S参考音输入、支持硬件低功耗人声检测模块 (VAD)、立体声双声道line-out、内置PA支持单声道扬声器输出（0.5W@8欧姆）。

【开发板】

时擎科技 AM6611 离线智能语音模组

AM6611是时擎科技研发的一款离线智能语音识别模块，具有高性能、低成本、高集成度、高可靠性、简洁尺寸小的特点。在语音识别上实现了高唤醒识别率和低误唤醒识别率，支持快速的响应时间、更远的识别距离和更强的抗噪能力。

AM6611的主控芯片为AT1611端侧智能处理芯片，集成了时擎科技自研的高性能32位RISC-V主控处理器TM500，内置了基于时擎科技Timesformer智能计算架构的Blaster100智能处理器，支持4核心DSP处理器和100GOPS的高能效比AI算力，在计算性能、存储能力和集成度方面与最新的人工智能语音算法（语音识别算法和声学前端处理算法）深度融合，提供强大的远场环境下语音控制、语音交互的能力，为开发者提供了高性价比、有竞争力的完整离线智能语音解决方案。

AM6611具有丰富的外围接口，包括UART、I2C、SPI、PWM、ADC等，提供友好易用的二次开发工具，方便用户实现单芯片智能语音交互和控制的应用场景方案。

【应用场景】

时擎科技 AM6611 离线语音模组可应用于智能家电、智能家居、智能照明、智能卫浴、智能机电、智能玩具等消费类智能硬件领域。时擎科技与算法合作伙伴以及方案商合作，已经在智能空调、智能语音控制器、儿童玩具等领域完成了客户导入。

泰凌微TLSR 9

【公司简介】
泰凌微电子成立于2010年6月，是一家致力于研发高性能低功耗无线物联网系统级芯片的设计公司。公司总部位于上海张江高科技园区，除亚太地区的多个子公司外，在北美、欧洲等地也设有子公司或办事处。目前公司主要销售的芯片包括传统蓝牙，蓝牙低功耗， Zigbee， 6LoWPAN/Thread，苹果HomeKit，和私有协议等低功耗2.4GHz无线芯片，涉及的行业领域有智能照明，智能家居，可穿戴类，无线外设，无线玩具，工业控制，智慧城市等物联网和消费类电子相关产品。

【RISC-V内核】
采用晶心科技的32-bit RISC-V处理器，最大 96MHz工作频率，5级有序执行流水线，2.7 DMIPS/MHz，3.41 CoreMark/MHz，支持DSP指令集、浮点单元。

【芯片性能】
所支持的协议包括：
--符合蓝牙 5.2规范，低功耗蓝牙：1Mbps/2Mbps/Coded PHY/AOA/AOD/Mesh；
--蓝牙经典：BR 1Mbps/EDR 2Mbps/EDR 3Mbps；
--IEEE 802.15.4：Zigbee/RF4CE/6LoWPAN/Thread；
--苹果 HomeKit、苹果 Find-My；
--OpenThread；Zephyr；2.4GHz 专有。
存储器：最大 256KB SRAM，程序存储器：1MB Flash。
射频规格：接收灵敏度（dBm）：-92@BR、-92.5@EDR 2Mbps、-86@EDR 3Mbps、-96@BLE 1Mbps、-92.5@BLE 2Mbps、-99.5@LR 125kbps、-98.5@LR 500kbps、-99.5 @802.15.4 250kbps Tx 输出功率（最大值）：+10dBm@BR/BLE，+1.5dBm@EDR。
功耗（整个芯片@4.2V DC-DC）：EDR -- Rx 5mA，Tx 13mA @ 0 dBm；BLE--Rx 5mA，Tx 5.5mA @ 0 dBm；深度睡眠--0.7uA。

【开发板】

【应用场景】
物联网：智能家居+本地语音识别算法、蓝牙双模语音遥控器、Apple Find-My防丢器等消费类电子：高端键盘、无线音箱、电竞耳机、TWS耳塞、音乐手表/手环等。

中科昊芯HXS320F28034

【公司简介】
中科昊芯核心骨干脱胎于中国科学院，近10年来一直致力于数字信号处理器及通用处理器的研发，建立了完善的处理器设计技术平台及软硬件验证平台，积累了实现超标量、VLIW体系结构及ARM、RISC-V多种指令集架构的丰富经验，掌握了设计超大规模SOC、高性能计算部件及高速接口等技术。公司目前已经有HX2000系列的HXS320F28027和HXS320F28034两款芯片量产，基于RISC-V架构，增加了自己的多条DSP指令。

【RISC-V内核】
自研H28X内核，32位RISC-V处理器，RV32IMFC+DSP扩展指令集

【芯片性能】

【开发板】

【应用场景】
电器
医疗、保健与健身
楼宇自动化
电机驱动器
电动汽车、混合动力电动汽车（EV/HEV）动力传动
电力传送
工厂自动化
电信基础设施

沁恒微电子CH32V307

【公司简介】

沁恒微电子自成立后，从自研8位RISC内核、自研E8051到引入ARM等内核的MCU，已有十多年的MCU发展历程。近年来，结合USB3.0、低功耗蓝牙、千兆以太网等接口的设计经验，深入研究RISC-V指令集，在面向嵌入式MCU的RISC-V做了如下的研究及成果：

将ARM平台上多年自研成熟的低功耗蓝牙和以太网协议栈移植至RISC-V平台，针对编译后占用代码空间变大的问题，自定义可支持半字和字节的16位压缩指令c.lbu、c.lhu、c.sb、c.sh，使得占用空间缩减6%；

针对PLIC中断控制器不能满足USB3.0、千兆以太网、SerDes等高速接口的实时性要求，研发了快速中断控制器和硬件压栈模式，并创新性的设计了VTF(Vector Table Free)免表中断技术，中断响应速度较软件压栈提升6.8倍以上；

针对低功耗应用场景，率先引入WFE睡眠模式，并增加了如idle、halt、sleep、shutdown等多种睡眠等级；

针对JTAG调试占用I/O资源、速度慢等问题，自定义两线调试接口，速度大幅提高。

上述优化所配合使用的集成开发环境(IDE)为MounRiver Studio(MRS)，由MounRiver团队开发，GCC工具链编译，可免费使用。支持RISC-V/ARM双核开发，支持跨内核芯片工程迁移。

沁恒微电子研发多款RISC-V内核IP，包括支持浮点运算V4F，并基于32位通用MCU架构外加USB高速PHY、蓝牙收发器、以太网PHY等专业接口模块推出增强版MCU+，进一步拓展了RISC-V在低功耗、无线通讯、高速率传输等多种嵌入式环境下的应用。

32位互联型RISC-V单片机CH32V307

CH32V305/7系列是基于32位RISC-V设计的互联型微控制器，配备了硬件堆栈区、快速中断入口，在标准RISC-V基础上大大提高了中断响应速度。加入单精度浮点指令集，扩充堆栈区，具有更高的运算性能。扩展串口U(S)ART数量到8组，电机定时器到4组。提供USB2.0高速接口（480Mbps）并内置了PHY收发器，以太网MAC升级到千兆并集成了10M-PHY模块。

RISC-V内核BLE 5.1无线MCU CH583

CH583是集成BLE无线通讯的32位RISC-V微控制器。片上集成2Mbps低功耗蓝牙BLE 通讯模块、2个全速USB主机和设备控制器及收发器、2个SPI、4个串口、ADC、触摸按键检测模块、RTC等丰富的外设资源。

32位USB3.0超高速接口MCU CH569

CH569/565 微控制器使用 RISC-V3A 内核，支持 RISC-V 指令的 IMAC 子集。片上集成超高速USB3.0主机和设备控制器（内置 PHY）、千兆以太网控制器、专用高速 SerDes 控制器（内置 PHY，可直接驱动光纤）、高速并行接口HSPI、数字视频接口（DVP）、 SD/EMMC 接口控制器、加解密模块，片上 128 位宽 DMA设计可保障大数据量的高速传输。

启英泰伦CI1122

【公司简介】

启英泰伦于2015年11月在成都成立，是一家专注于人工智能语音芯片及提供配套应用解决方案的企业。启英泰伦掌握人工智能语音算法、芯片设计、语音数据处理及训练引擎、软硬件产品应用方案开发全技术链，可为用户提供一站式Turnkey服务。

【芯片性能】

基于芯来RISC-V内核IP，CI1122是一颗专用于语音处理的人工智能芯片，可广泛应用于家电、家居、照明、玩具等产品领域，实现语音交互及控制。