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RISC-V:让中国芯片设计企业站在同一条起跑线上

芯片是现代科技的核心关键和技术底座。自2019年华为事件之后,中国长期存在的“缺芯少魂”的发展问题就凸显出来。尽管多年来中国奋起直追,在研发设计、制造、封装测试整个产业链环节,取得了一些进展,但核心技术和关键环节仍然受制于国外。一颗芯片的成型,首先面临的技术难题就是芯片设计,其又会涉及到指令集架构授权,即芯片设计架构。而芯片设计架构同样成为悬在中国芯片企业头上的“达摩克利斯之剑”,比如华为就被限制使用Arm架构。

当前,因受制于国外技术封锁以及基于产业自主安全的需求,中国芯片企业在芯片架构上纷纷投向了RISC-V。3月2日,由阿里巴巴平头哥在上海成功举办的首届玄铁RISC-V生态大会,也展示了RISC-V在芯片设计生态上的强大的吸引力和创新动力。如今,RISC-V以其开放、开源、免费的特性,正受到越来越多的芯片企业的重视,也让中国芯片设计企业与国外企业站在同一条起跑线上。

3月29日,AspenCore将在上海举办国际集成电路展览会暨研讨会(IIC Shanghai 2023)。作为IIC 2023重要论坛活动之一,EDA/IP与IC设计论坛将邀请IC设计企业重点探讨最新IC设计发展趋势,分享最新IC创新设计成果,同时推动IC设计产业链上下游交流与合作。欢迎报名:https://m.zhundao.net/event/342548?track=0135

因具有不受垄断制约等优势,RISC-V正受到越来越多IC设计厂商的重视,未来将与X86、ARM形成“三国杀”。目前,ARM架构在芯片设计上已经占据了相当大的市场份额,且仍在不断攻城略地。然而,开源、免费、开放的芯片架构才是中国芯片厂商最佳的选择。

首届玄铁RISC-V生态大会以“开放、连接”为主题,吸引了英特尔、谷歌、Canonical、Imagination、海尔、支付宝、网易有道、创维酷开等全球数百家企业及机构,成为中国RISC-V发展史上规模最大的一次会议。据悉,2022年,采用RISC-V架构的处理器已出货100亿颗,其中一半来自中国。

中国工程院院士倪光南很早就呼吁:“要把主要精力放在对RISC-V架构的研发上!”在本次大会上,他表示,基于RISC-V具有模块化、可扩展、易定制的优势,以及不受垄断制约、供应链安全容易保障的优势,中国有关厂商正在全力推进提供强大算力的RISC-V方案。“毫不夸张地说,RISC-V是目前中国CPU领域最受欢迎的,中国芯片产业和整个芯片生态将会越来越多地聚焦于RISC-V架构,中国的巨大市场将成为支撑RISC-V的重要基地。”

倪光南院士非常看好RISC-V产业。他认为,RISC-V的架构降低了企业进入芯片行业的门槛,也符合未来万物智能时代的技术发展趋势,未来在世界主流CPU领域,将形成X86、ARM和RISC-V三分天下的格局。

经过约5年时间建设,中国RISC-V生态已初具规模。在生态方面,中国已经有数百家企业加入RISC-V国际基金会,在RVI的组织下,RVI中国成员在RISC-V社区中作出了巨大的贡献,推动着RISC-V生态的发展。比如,RISC-V国际基金会22位高级会员对RISC-V国际标准建设有话语权。其中就有12名来自中国,平头哥推动了29个技术方向的标准制定,还拿到了全球首张架构兼容性测试证书。

RISC-V于2010年诞生于美国加州大学伯克利分校,其属于精简指令集类型ISA,是第五代架构。全新设计的ISA,主要秉承两点:简单和开放免费。同时,由于从零开始设计,同时站在“前人”的肩膀上,RISC-V架构的指令密度非常高。这也意味着RISC-V可以用更少的代码做更多的事情。

2022年5月,全球第二大半导体IP公司MIPS正式官宣:“公司后续将会把技术方向转向RISC-V架构!”同时,MIPS发布了首批基于该架构的IP内核!而在芯片IP设计领域有着举足轻重的地位的MIPS,做出这样的技术转变,很有可能直接改变全球芯片研发的方向。实际上,作为X86架构的拥有者,英特尔是全球最主要的PC端设备技术供应商,拥有强大的软件、设备生态,但其于2020年就已经启动了RISC-V架构的研发。

在本次RISC-V生态大会上,不少企业也推出了基于RISC-V的产品或者计划。嘉楠科技推出商用量产芯片K230;算能推出64核RISC-V服务器芯片;英特尔也表示其IFS计划将提供半导体代工制造服务支持包括RISC-V的各种芯片。

这里也特别提一下阿里平头哥在RISC-V架构研发上所发挥的作用。据悉,平头哥自2019年成为RISC-V国际基金会董事会成员以来,积极参与领导基金会中的数据中心、存储管理、安卓、安全等11个技术方向。目前玄铁已经拥有完整的处理器产品线,可提供高性能高可靠的RISC-V IP核;为软件生态伙伴和开发者提供了各种类型的开发板和模组以及配套的基础工具链、编译器、操作系统和集成开发环境。目前,平头哥玄铁已完成了RISC-V与RTOS、Yocto、Linux、ubuntu、Android、龙蜥Anolis OS、麒麟、统信等操作系统的深度适配。

而在本次RISC-V生态大会上,支付宝在平头哥玄铁RISC-V生态大会上宣布启动“支付芯”计划,将联合众多芯片厂商建设基于芯片的“泛在安全支付”能力。首批具备芯片级安全支付能力的中国芯片将由平头哥和支付宝合作推出。

平头哥副总裁孟建熠在演讲中介绍,支付芯安全性高、开发周期短、使用场景广泛。据了解,在独立加密芯片内预先置入支付宝的支付组件,当消费者需要开通支付时,通过联网绑定支付宝账号,随后在消费场景展示可穿戴设备上的二维码或条码即可支付。

据官方介绍,平头哥已基本完成国际及国内主流操作系统与 RISC-V 的全适配,包括安卓、Debian、Fedora、Gentoo、Ubuntu、龙蜥、统信、openKylin、创维酷开系统、RTT 等操作系统。这意味着 RISC-V 完全有能力通过云、桌面、终端等不同操作系统承接软件应用,上层应用开发者 0 代码即可顺滑实现架构兼容。

RISC-V架构虽然也来源于美,但确实全球各地智慧的结晶,其中自然也包含了中国科研人员的努力,其拥有着永久免费、开源的属性,是不受任何国家管制的。因此,在这方面技术上持续发力,任何国家和企业是能够得到很好的保障的。

尽管目前RISC-V架构相对ARM架构仍属“小众”,但RISC-V作为一种开放的架构,未来极具发展前景,将有可能和x86架构/ARM架构“三分天下”,成为全球第三种主流处理器架构。截至去年2022年7月,RISC-V架构芯片出货量已突破百亿颗,并预计2025年有望突破800亿颗。

RISC-V国际基金会首席执行官Calista Redmond在2022年云栖大会上表示,“RISC-V是史上最丰富、最开放的指令集结构,让简易模块化的技术路线成为可能,目前已已经进入规模化的应用阶段。市场上已有100多亿颗芯片采用了RISC-V架构,同时其还在爆炸式增长,应用于嵌入式物联网、工业和汽车等领域。”

目前,RISC-V架构绝大多数出货都集中在MCU(微控制单元)和IoT领域,而曝光度较高的台式机、笔电甚至服务器领域所用的CPU,成功大量出货的则几乎没有。因此,相比ARM来说,RISC-V的生态还处于相当初级的阶段,且具有行业碎片化的风险,但这种情况将在未来几年有所改变。

RISC-V之父、图灵奖得主David Patterson也在大会上表示:“RISC-V是一个全球现象,有超过60个国家的开发者们在研究它,在亚洲,许多知名企业、学术机构、行业协会都积极参与。从嵌入式,到各类型的计算机,最后到大型主机,我认为,3到5年后,RISC-V将无处不在!”

从本次RISC-V生态大会看到,RISC-V对中国半导体行业特别是芯片设计环节将是一次巨大的机会。

文章来自:https://www.eet-china.com/

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