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这个团队推出了一款可用于手机的RISC-V芯片

分享于 2021-08-11 09:27:31
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据报道,经过五年的联合研发,CSEM和日本跨国公司联合半导体日本有限公司 (USJC) 终于开发出开发了一种超低功耗片上系统,可用于智能手机、平板电脑和其他连接设备上。


所谓片上系统,就是使各种连接设备(包括智能手机和医疗植入物)成为可能的微型动力装置。它们本身就包含计算机的所有主要组件,包括内存、传感器和处理器。据报道介绍,CSEM 和 USJC 共同开发了整个系统层次结构,包括芯片的基本组件、允许它在极低电压下存储数据的存储器功能以及RISC-V 处理器、支持无线连接的蓝牙无线电和转换器将现实世界的信号转换为数字输入等功能块。


电路工程师一直在寻找降低芯片功耗的方法,以使它们变得更加紧凑、持久和通用。

“这可能意味着,例如,在几代设备(例如智能手机)之间保持恒定的功耗需求,这些设备与我们十年前使用的手机尺寸相同,但功能却是其 100 倍。或者使用不同类型的电源,如微型太阳能电池板,来运行设备,”CSEM 片上系统研究主管 Stéphane Emery 说。

正是这种探索,促使 USJC(前身为三重富士通半导体有限公司 (MIFS))的工程师在五年前接触 CSEM。他们想要开发一种芯片,该芯片包含其专有的深度耗尽通道 (Deeply Depleted Channel:DDC) 技术所需的所有组件,但运行时功耗非常低。DDC 系统的优势在于它们可以通过最大限度地减少包括晶体管变化在内的各种因素,在接近和亚阈值电压下工作。CSEM 工程师协助集成电路组件的设计和组装,并帮助提出了一种尽可能降低其功率需求的方法。

CSEM 设计的处理器采用一种称为自适应体偏置 (Adaptive Body Biasing:ABB) 的特殊方法。这种方法允许它在所有模式下高效运行——打开、待机和关闭——同时最大限度地减少处理器不运行时的功率泄漏。当处理器处于活动状态时,它还可以提供最佳性能。

Emery 说:“许多应用都涉及处理器闲置一段时间,等待外部事件唤醒并处理信息。” “ABB 减少了这些时期的电力泄漏量。它使处理器在启动时能够以高效的方式运行。”

USJC 高级副总裁 Yoshie Keizaburo 表示:“通过将 CSEM 在超低功耗设计方面的世界一流经验与 USJC 独特的 DDC 技术相结合,这些团队能够展示世界一流的低功耗性能,非常适合可穿戴设备和物联网。”

RISC-V:能走向手机吗?


很多人都觉得,手机SoC厂商并没有必要去选择RISC-V,但现在有那么多厂商在各种尝试,这证明了背后还是有其存在的逻辑。不过正如Chris Rowen评价MIPS进入手机芯片市场一样,就算有芯片厂最终真的推出了基于RISC-V架构的芯片,并克服重重困难让安卓系统流畅地运行在其上面,但对于他们而言,更大的挑战还在前头。

在文章开头的时候,我们就谈过,RISC-V目前之所以能在有些市场表现的非常出色,这主要与这些市场采用的芯片并不需要太强的软件有关。

但手机则是一个与软件高度绑定的产品,过去十几年里,无数的开发者在Arm芯片上开发出了无数的应用,且这些应用涉及到游戏和影音等多个领域,如何让芯片跑起来这些原本是基于Arm架构开发的应用,或者是吸引开发者基于RISC-V芯片开发相关软件,无论哪个,都会是一个巨大的挑战。

首先,因为现在的手机系统基本都是安卓的,如果RISC-V芯片想打进手机,如何让其流畅跑起各种安卓UI是第一步;其次,得到谷歌的支持也很重要。因为现在谷歌的NDK只是对Arm和X86架构支持,说服让他们将RISC-V纳入其中,才是接下来谈其他可能的前提。

再次,还是以苹果为例,最近他们把电脑的Intel X86处理器换成了其基于Arm架构设计的M1处理器。在软件方面,一方面,他们基于其自有系统和生态优势,吸引开发者兼容他们的处理器;另一方面,他们重新拿出了当初从Power转向X86时候的武器——二进制编译器软件,这次他们推出的是Rosetta 2。

据介绍,在使用M1芯片的Macbook上装了Rosetta 2之后,可以有效地将大部分基于Intel开发的应用程序翻译成Arm芯片看得懂的代码,也就是可以让原本在Intel处理器环境下开发的软件在基于M1芯片推出的Macbook上运行。

虽然这并不是一个百分百有效的翻译,也不是每个应用都能借助其翻译,在实际体验中,应该也做不到跑在原生环境上那么流畅,但最起码能跑起来。

同样的方法可以应用到潜在的RISC-V芯片上,这也是当年英特尔想做的。当初他们推出X86手机芯片之后,就在搭载其芯片的手机中带来了一个这样的二进制编译软件,不过当初的整套体验,是非常不好的,这也加速了Intel手机芯片业务的死亡。这方面的困难,RISC-V阵型也不能轻易克服。

此外,类似游戏的SDK等各种的支持,也是参与者必须考虑的问题。因为笔者对技术了解不深,所以在这方面就不再深入探讨。但总结而言,只有让谷歌、开发者、手机厂商和消费者都投入其中,才有RISC-V成功的可能。

当然,如果像苹果这样自己控制软硬件生态的厂商做出RISC-V的选择,会相对简单。但苹果图什么呢?

最后,欢迎大家就这个问题继续讨论。
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