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本土RISC-V生态建设的现状及挑战

2019-06-22
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在半导体的历史上,X86、ARM作为主流架构一直都占有着很大的市场。直到9年前,伯克利大学的研究团队的RISC-V架构问世,才撕开了芯片主流架构的防线。自RISC-V出现以来,就吸引了业界无数企业甚至是国家层面上的关注。


2016年初,RISC-V 基金会正式成立,吸引了包括英伟达、NXP、三星、Microsemi在内等企业的加入。迄今为止,该基金会已发展出来了235个会员。到2019年,RISC-V的热度还在持续。近日,在RISC-V指令集架构厂商SiFive所发布的6540万美元最新融资中也显示,高通是此次融资的重要参与者。至此,市场上也开始出现了一种声音——由X86、ARM为主的芯片架构的平衡,可能会被RISC-V打破。


中国RISC-V的现状


从大环境上看,RISC-V架构在国际上已经引起了重视。在这种技术潮流下,自2018年开始,在华夏大地的半导体技术圈里,掀起了一场关于RISC—V的讨论热潮。就此趋势,我国也于去年发布了首个RISC-V支持政策并成立了中国RISC-V产业联盟。据介绍,目前该联盟已经吸引了包括紫光展锐、华大、晶晨等百余家企业的加入,以及复旦、交大等十余家大学和科研机构的参与。



在中国RISC-V产业联盟秘书长滕玲看来,RISC-V凭借极简、统一、模块化、可扩展、低功耗、高性能等优势,呈现出了一股后来居上的气息。而这要归功于RISC-V概念的两个层次与RISC-V指令集的三个层次。


RISC-V概念的两个层次是指,RISC-V是开放、免费指令的集架构;其次,RISC-V指令集架构的具体实现,可以分为自行开发版本、开源无质保免费版本、开源加服务费版本、商用闭源收费版本。


RISC-V指令集的三个层次:

  • 基准指令:40余个基准指令,已固化不变

  • 标准扩展指令:一套标准的可选扩展指令,可能会缓慢演化

  • 独特指令:用户专为特定片上系统设计的独特指令,无需考虑复用性;各家可对其实现进行专利保护。


凭借RISC-V概念的两个层次与RISC-V指令集的三个层次的优势,为我国半导体行业带来了新的历史机遇。借此架构,本土企业有望开发出自主可控的CPU。



国产CPU在通信系统中的重要性


为什么国产CPU会引起大家的重视?


众所周知,CPU是电子世界必不可少核心元件,目前所有的通用x86架构处理器技术都掌握在美国的英特尔和AMD公司手中。尤其是在今年的华为事件当中,ARM受到美国政策的限制,影响了与华为之间的合作关系,引发了业界的关注。这件事的发生,足以说明芯片架构的重要性。


CPU相当于电子产品的大脑,在通信领域当中,几乎所有的重要信息都要由这个“大脑”所掌控。而信息安全也是近几年来,我国在一直强调的话题。在政府、海关、邮政、金融、铁路、民航、医疗、军警等重要部门,保障其通信安全尤为重要。因而,CPU的国产化进度就引起了重视。


(我国已在重要通信网络中取得了一些成绩)


在美国制裁中兴华为的事件中我们应该吸取的教训,一是涉及到国家安危和重要的经济金融系统在保证信息安全的基础上还应保证运营的安全,从芯片到整机,从系统到软件的全面国产化。二是在去OE的基础上,要逐步使用国产CPU替代:Intel、AMD、ARM等国外CPU产品。使用国产操作系统替换安卓和微软的操作系统。


RISC-V的出现,为CPU实现自主可控提供了条件。


技术铁幕下RISC—V软件生态如何建立


RISC-V虽说是开源免费的架构,但这种架构终究是由国外实验室研发而成。在中美贸易频频出现摩擦的情况下,RISC-V是否也会被纳入管制?


从目前情况上,RISC-V并不存在这种担心。RISC-V本质是一套关于处理器软硬件接口规范的开放标准,真正能够被使用起来的是不同微架构的处理器IP,有商业、开源、自行开发三种实现方式。而要真正对其实行管制,在技术上和法律上都存在一定难度。



但即使是目前RISC-V没有受到管制,但国内RISC-V生态仍然存在着缺陷,尤其是在软件生态方面,国内还尚无大型生态的成功案例。


(软件生态都包含什么)


为什么建立软件生态这么难?大概可以总结成5点:一是前期投入较大;二是缺少高级别的技术人员;三是所需资金远多于管理层预期;四是需要不断的修复和积累的经验;五是需要维护和建立社区。


而借助与RISC-V生态,相关软件生态的建设可以从二挡起步来建设:依托RISC-V基金会级社区建立了良好的基础环境,短期内对标ARM建立软件生态支持,RISC-V芯片公司可以基于现有的生态快速起步。


同时,重德智能CTO吴伟也指出软件生态建设后续提速,没有顺风车可搭。他表示,同样的ISA,不同的位架构下,性能和功耗存在着巨大的差异;不仅如此,扩展指令集以及整体性能的优化都需要自己来做。因而,国内RISC-V生态的建立,还有很长的一段路要走。


RISC—V的耕耘者


技术有国界,开源有疑问。既然如此,为什么一定要依附 RISC-V 呢?芯启科技作为积极建设RISC-V生态的一员,公司表示,有技术就有选择。从2014年芯启科技就已经涉足了RISC-V领域。公司基于自主研发的核心知识产权和产品定义能力,也渴望做几件“大事”。并在接下来的几年中,陆续推出了SAR-T6系列、SAR-D9系列和TNA-300系列产品。



通过掌握先进嵌入式CPU和AI智能处理器的关键成果,面对电子信息产业当前的客观环境和现实需求,芯启科技将拥有最先进的全系列嵌入式CPU技术成果(涵盖超低功耗、单核高性能、SMP高性能),以及拥有最新金的全系列嵌入式AI处理器成果作为公司的发展目标。



芯启的出击方向还包括上面提到过的基于RISC-V的 AI 处理器外,在芯启科技发布的《芯启科技面向同业竞争的策略,技术思路梳理》的文章中,公司还表示,研发对嵌入式的适配、对40nm工艺优化,也是芯启前行的方向之一。


当然,除了芯启科技以外,在过去的一年中,也有不少本土企业投身于RISC-V的生态中。在这个过程中,RISC-V所迸发的活力正在一点点地影响着中国半导体行业的发展。


*免责声明:本文由作者原创。文章内容系作者个人观点,半导体行业观察转载仅为了传达一种不同的观点,不代表半导体行业观察对该观点赞同或支持,如果有任何异议,欢迎联系半导体行业观察。


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