RISC-V是基于精簡指令集計算原理建立的開放指令集架構,相較于x86和Arm架構,北京中科昊芯科技有限公司創始人兼CEO李任偉表示,沒有歷史包袱和向后兼容問題,再加上模塊化的設計理念,RISC-V更適合多樣化的市場需求。”
中科昊芯科技有限公司創始人兼CEO李任偉
十年萌芽,RISC-V何以“走紅”
指令集,這一軟硬件溝通的“標準語言“,目前最為主流的當屬Arm和x86。x86主宰PC和服務器市場;Arm則主宰移動領域,并在嵌入式方面成果頗豐。2010年夏天,加州大學伯克利分校EECS系Krste Asanovic教授帶隊,針對x86和Arm架構復雜和IP授權的問題,啟動了對新指令集的研究,旨在開發簡化和開放的新型指令集架構,就這樣,RISC-V誕生了!RISC-V開源指令集的出現,迅速引起了產業界的廣泛關注。
開放是RISC-V的天然基因。從PC時代,以Intel為代表的銷售CPU芯片,到移動互聯網時代,以Arm為代表的開放處理器內核,每一次形態的變化都推動了行業的變革。如今,RISC-V則以基金會的形式直接開放整個指令集架構。從產品銷售,到內核授權,再到架構共享,更加開放的理念,也意味著更大的發展空間。
簡潔和模塊化的靈活設計理念也是RISC-V極具吸引力的特性。開發人員可以根據特定應用場景對指令集進行裁剪、修改、定制。李任偉表示,AI、云計算等領域應用的多樣性和對芯片定制化的需求,與RISC-V的特性也更加契合。
十年來,RISC-V蓬勃發展,包括谷歌、西部數據、IBM、英偉達、華為、中興、高通、三星等國際領軍企業,以及麻省理工學院、東京大學、中科院計算技術研究所等頂尖學術機構都已加入RISC-V生態。目前,全球范圍內,圍繞RISC-V的芯片已經近百款,覆蓋了云端、移動、高性能運算、機器學習等多個產業,越來越多的芯片企業和終端企業正在加速布局RISC-V產品。據Semico Research預測,到2025年RISC-V芯片出貨量預計為624億顆,據Tractica數據,2025年全球RISC-V芯片市場規模預計達11億美元。
對于國內市場來說,全新的RISC-V使得我國與其他國家站在同一起跑線,有望在全新生態構建中樹立話語權。2018年7月,在上海市經信委發布的《集成電路發展專項資金申報》通知中,將RISC-V相關設計和開發的公司作為扶持對象。2020年2月,廣東省政府辦公廳在《加快半導體及集成電路產業發展若干意見的通知》中,明確將RISC-V芯片列入芯片設計重點發展方向。國內科研機構紛紛圍繞RISC-V展開多領域研究,本土企業積極投身產業化,自主產品不乏亮點。從去年以來,RISC-V在我國逐漸開始商業化,并打開了一個新的局面。
李任偉表示,RISC-V面向全球開放且沒有知識產權限制,是我國處理器領域實現追趕的好機會。DSP是一類嵌入式通用可編程微處理器,最大的優勢是能夠實時高速處理數字信號,而且相較于CPU、GPU、FPGA具有更低的功耗優勢,可廣泛應用于通信、計算、消費電子、自動控制等領域。目前,市場上DSP主要有兩種形式,一是單芯片,二是通過IP或模塊集成到SoC。從當前全球競爭格局來看,我國國產單芯片DSP市占率極低,在DSP IP領域國產化率更是幾乎為零。
基于多年的處理器研發經驗,以及綜合評估采納RISC-V的優勢,中科昊芯團隊率先選擇RISC-V指令集設計DSP芯片。
北京中科昊芯科技有限公司,成立于2019年1月,專注于以RISC-V為基礎架構的DSP芯片的研發設計。據公司創始人兼CEO李任偉介紹,團隊自2016年開始自主研發基于RISC-V的DSP,而這與國際巨頭公司的DSP在體系結構上有很大差異,也曾一度成為團隊極力攻克的挑戰,但正如RISC-V在每個領域都可以發揮定制化優勢一樣,在DSP領域也將同樣如此。
中科昊芯基于RISC-V架構的DSP芯片
傳統的高性能DSP的體系結構是專門針對DSP算法而設計的,其一條指令可以實現諸多復雜功能,而RISC-V指令要做相同的事情,則需要調用多條指令。為此,憑借著多年的研發經驗,中科昊芯在最基礎RISC-V指令集的基礎上,根據算法的特點,抽取定義了多條DSP指令,再加上體系結構方面的大量創新,最終得以設計出性能和功耗優異的DSP。
據官網信息顯示,2019年7月,Haawking-DSP流片成功,2020年11月完成HX2000系列多款芯片流片及工具鏈開發,2021年二季度將量產全球首款基于RISC-V指令集的DSP芯片。對于未來的產品規劃,李任偉表示,中科昊芯的核心定位是基于RISC-V指令集做自主可控的國產微處理器,未來,公司將會著力于提升主頻和其它主要參數,以在對標國際高端芯片產品上面取得更多突破。
技術的創新,不僅是進步,在關鍵時點,更是具有破局意義。如何率先找到合適的領域并快速推出產品,與行業客戶協同發展,在當前國產芯片替代浪潮中抓住機會,是本土企業當前面臨的挑戰。但,挑戰與機遇并存,立足技術,前瞻市場,以“點”創新,向“面”發展,破局之勢相信近在眼前。
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