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RISC-V:或是芯片自主的关键机会

2021-01-15 16:59:31 【东智精密】   来源: Ai芯天下     阅读

前言:

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。随着物联网时代的来临。

而RISC-V作为新兴架构,以其精简的体量,或许在未来的IoT领域中能取得绝对的优势,其他的应用场景还包罗手机、服务器、存储等市场。

作者 | 方文

完全开源是RISC-V的初衷也是要害特征

2020年,对自主可控的迫切需求,对垄断危急的担忧,让中国半导体从业者孜孜以求。

开源精神是 RISC-V 初衷,RISC-V的开发团队希望这是一个完全开放的指令架构,可以为任何组织机构和商业组织所使用。

越来越多的中国创业公司将眼光投向RISC-V芯片的设计和开发,以期在物联网、AI等新兴市场取得突破性生长。

开源的特征让RISC-V的使用并不会受到单一公司的绑定,因此也一度被以为是我国实现芯片自主的希望。

现在,在芯片设计的焦点环节就泛起了这样的时机,即使用完全开源开放,可被自由使用的指令集架构RISC-V来设计处置惩罚器。

这一要害领域,恒久以来都被x86架构和ARM架构主导,而RISC-V却因其在物联网、AI等新兴市场的庞大生长潜力被视为ARM的最强竞争对手。

RISC-V的焦点特点

①完全开源:RISC-V是开源指令集架构(ISA),与大多数指令集相比,RISC-V指令集可以自由地用于任何目的,允许任何人设计、制造和销售RISC-V芯片和软件。

②架构简朴:RISC-V的规范文档仅有145页,这意味着使用RISC-V举行软硬件研发的工程师们能更容易上手,更快举行开发验证,可以缩短芯片和软件的研发周期、降低成本。

而在处置惩罚器领域的主流架构的x86与ARM指令数目多、冗余严重、文档数目重大使得开发职员在x86与ARM在这些架构上开发新的操作系统或者直接开发应用门槛很高。

③模块化设计:RISC-V还接纳模块化设计将其差别部门组织在一起,从而使得通过统一架构知足种种差别的应用成为可能。

但ARM却难以做到的模块化兼容,其架构中应用操作系统、实时和嵌入式三个领域,相互之间并不兼容。

AI芯天下丨工业丨RISC-V工业解读:或成芯片自主的要害时机

RISC-V拥有的四大优势

①设计优势:它降低了芯片研发门槛;

②手艺上各人都是从零最先,没有任何历史负担;

③市场优势,新的市场可以支持RISC-V生长;

④治理优势:现在没有第二家企业能打败RISC-V,同时也有利于规避其他蓬勃国家的政策管制。

RISC-V受到中国厂商的鼎力大举拥抱

有能力购置Arm架构授权的高端客户,全球也不外十数家。

但基于RISC-V指令集的开源生态,企业可以凭据应用场景或是客户的定制化需求,举行指令集级此外深度优化,实现手艺上不停迭代。

RISC-V架构下,企业无需支付高额的架构授权用度,就可以举行定制优化,实现完全自主可控。

RISC-V在中国的乐成,与我国芯片研发受制于人的现状不无关系。

AI芯天下丨工业丨RISC-V工业解读:或成芯片自主的要害时机

基于开源的RISC-V,做出具有自主知识产权的芯片,造就响应的工业生态,对于中国半导体来说无疑是沙漠中的一股清泉。

尤其是在政治情况不清朗的情形下,全球90%以上的市场都建设在英特尔的x86架构上。

而ARM已经被日本软银收购,虽然可以买到IP授权,但缺少了设计CPU的焦点能力,授权基础上的工业能否恒久稳固,也是一道未解之谜。

而RISC-V指令集自己不是商品,自然也就更少争议。

除了政策上的风险之外,中国如火如荼的AI建设,也进一步驱使海内厂商拥抱RISC-V。

好比智能音箱、智能家居等更需要边缘盘算能力支持的AI硬件,对架构的天真性要求也更高,需要不停凭据市场和手艺的转变来举行调整。

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全球/海内RISC-V工业的生长情形

Semico Research 预计到 2025 年,接纳 RISC-V 架构的芯片数目将增至 624 亿颗,2018 年至 2025 年复合增加率高达 146%。

凭据Tractica的展望,基于RISC-V的IP和软件工具的全球收入将在2025年增添到11亿美元,高于2018年的5200万美元。

好比西部数据还宣布企图将高达每年20亿颗的芯片转向RISC-V架构;

英伟达也公然了其在RISC-V方面的研究,指出了在深度神经网络(DNN)中应用RISC-V指令集的可能性;

三星也披露了将推出多款接纳RISC-V内核架构的芯片;

另外,Google、三星和高通在内的约 80 家公司将团结为自动驾驶汽车等应用开发新的 RISC-V 芯片设计;

GreenWaves推出了基于RISC-V开源处置惩罚器架构的低功率AI物联网(IoT)应用处置惩罚器。

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2014年,芯启科技最先涉足了RISC-V领域,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系列产物。

2018年4月,晶心科技推出了第一代基于RISC-V架构的AndeStar V5,成为了第一个接纳 RISC-V的主流CPU IP公司。

2018年9月,华米公司公布了号称全球智能穿着领域第一颗基于RISC-V的芯片――黄山1号。

2018年9月,飞利信以RISV-V指令集为焦点的自主可控芯片研发完成基础测试事情。

2018年10月,中国 RISC-V工业同盟在上海正式建立,芯原微电子担任同盟首任理事长单元,君正、晶心、芯来、致象尔微担任副理事长单元,停止 2019 年底,同盟已有 130 余家会员单元。

2018年11月,睿思芯科公布了一款基于64位RISC-V指令集的AI芯片――Pygmy。据悉,Pygmy可应用于种种物联网终端AI inference场景。

2019年7月,平头哥正式公布玄铁910(XuanTie910),称玄铁910现在业界性能最强的一款RISC-V处置惩罚器。

2019年兆易创新公布了GD32VF103系列RISC-V,接纳了全新的基于开源指令集架构RISC-V的Bumblebee处置惩罚器内核,由兆易创新与中国RISC-V处置惩罚器内核IP息争决方案商芯来科技团结开发。

晶心科技又于2020年1月推出了AndesCore? 27系列处置惩罚器焦点,该系列成为RISC-V指令集架构中领先支持向量扩展架构(RISC-V V-extension)的处置惩罚器。

2020年9月28日,赛P科技公布了一款基于RISC-V的人工智能视觉处置惩罚平台惊鸿7100;随后的12月,公布了基于RISC-V的处置惩罚器内核天枢系列处置惩罚器。

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开源架构≠商业乐成

开源照旧闭源,并不是改变竞争格式的要害性因素,只有商业上的乐成,才是改变竞争格式的要害。

商业化生长最为主要的要害,照旧终端应用是否有意愿大量使用RISC-V架构的主流产物,例如智慧电表、智慧穿着或是智能马达控制。

RISC-V在要害的生态系统问题上,有人以为相比Arm、x86这类生态已经十分成熟的商业架构,RISC-V的生态系统仍显懦弱;

但也有人以为在RISC-V最善于的AIoT领域,生态链比力短,搭建起来实在容易的多。

生态的成熟并不是一蹴而就的,需要一个漫长的生态链培育历程。

RISC-V相对于其他老牌的处置惩罚器架构来说,从规范正式公布至今只管只有5-6年的历史。

软件层面支持力度的继续加大,被普遍视作RISC-V生态系统搭建历程中的重大利好新闻。

好比实时操作系统FreeRTOS/RT-Thread、Linux操作系统Fedora/Debian、编译器IAR/卡姆派乐、调试器Lauterbach/SEGGER等都最先周全兼容并支持RISC-V。

然而需要正视的是,在手机、桌面、平板、工控等领域,RISC-V获得的软件支持力度仍然较为欠缺。

AI芯天下丨工业丨RISC-V工业解读:或成芯片自主的要害时机

只是,RISC-V是指令集开源,各个公司想要设计结构的话照旧要自己出钱,而选择RISC-V最大的优势就是能够让已往那些无效的提高性能的要领得以实现。

而开源指令集方面,有MIPS与RISC-V较为相似,但也存在难以填补的不足。

此外,成本优势很难成为其与ARM竞争的优势,由于虽然RISC-V焦点指令集是免费的,但从设计工具、周边IP到制造服务等,没有一项是免费的。

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末端:

若是说x86时代WinTel拼杀的是PC和服务器,ARM+安卓争取的是智能手机的山河,那么RISC-V与中国工业的拥抱将以AIoT为粘合剂。

RISC-V是本土振兴的最后一个时间窗口,是处置惩罚器工业最后也是最好的时机。

在现在的国际形势下,发力RISC-V更有其特殊意义。只管在中美商业话题下,国产替换的话题日益突出,但RISC-V究其基础只是指令集,从指令集到完整设计,仍有一条长路要走。

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