前不久，RISC-V架構芯片完成出貨量超百億顆的消息被熱傳，讓越多越多的人相信，RISC-V架構會成為繼x86架構和ARM架構之后，第三種主流的指令集架構。而在RISC-V架構迅速成長的過程中，中國芯片公司扮演著重要角色，講出了一個又一個讓人憧憬的“中國芯”故事。而本文的故事則是關于RISC-V和DSP，作為“中國芯”四大件之一，DSP的關注度相較于CPU、GPU、FPGA要低一些，但這并不妨礙其重要性和應用廣度，在通信、信號處理和工業自動化等領域，DSP有著不可替代的作用。在接受電子發燒友網記者采訪時，中科昊芯聯合創始人&副總經理周沈剛談到該公司為什么要基于RISC-V打造DSP，他表示，“實際上，我們選擇哪一種指令集架構，這個問題的答案并不多。x86架構并不開放，想用也用不了，ARM架構在使用過程中也多少會受到一些限制。RISC-V作為一種開放的指令集，沒有知識產權的問題，擁有豐富的開源工具可以使用。更重要的是，RISC-V International會員陣容是非常豪華的，囊括了國內外的頂級大廠，更說明了發展RISC-V是大勢所趨。”

讓客戶盡可能感知不到RISC-V

公開資料顯示，昊芯公司成立于2019年，不過該公司的核心團隊自2016年就開始從事RISC-V處理器內核的研究，布局時間相對較早，并擁有自主研發的H28x內核這種實質性的研究成果。“我們剛開始研發RISC-V的時候，市面上商業化的RISC-V產品非常少，基本還處于學術研究的層面。DSP需要強大的運算處理能力，不過我們的團隊具備處理器設計的技術實力，對我們而言，基于RISC-V設計一款數字信號處理器內核是挑戰，但大家憑借豐富的經驗積累攻堅克難，最終勝利達成設計目標。同時，我們看到作為目前世界上最精簡的指令集，RISC-V具有低成本和低功耗的優勢，這能夠增加DSP產品的競爭力。” 周沈剛進一步向記者介紹了昊芯公司基于RISC-V打造DSP的一些背景。目前，昊芯在RISC-V DSP方面已經推出了多款產品，既有定點DSP，也有浮點DSP，產品面向的領域包括工業控制及電機驅動、數字電源、光伏、儲能、新能源汽車、消費電子、白色家電等。從產品布局來看，工控是昊芯率先發力的領域。針對這個領域周沈剛講到，“工控領域的客戶更多的是要求產品做到‘性價比高’，通過復雜的指令集當然也能夠實現，如此成本和功耗這兩項工控領域比較在意的指標便無法得到控制。在這方面，RISC-V指令集的開放性和可塑性優勢便體現出來了，我們針對相關的領域需求增加了百余條指令，相較于傳統硬件加速器，效率更高、延遲更低。”在產品設計方面，周沈剛指出，工控領域的重要客戶往往要求能夠在整體方案上提高集成度，減少設計方案中的器件數量，昊芯為此提供了片上IO的可編程能力，將一些簡單的信號邏輯處理融入到指定的接口功能里，幫助客戶降低系統成本。HXS320F28335是中科昊芯推出的浮點RISC-V DSP產品，是該公司浮點DSC的新品。通過周沈剛的描述，這款產品有兩個突出的產品優勢。首先，HXS320F28335提供的200MHz主頻足夠高，能夠具備產品競爭力；其次，HXS320F28335具備定點和浮點之間的轉換能力，并且非常智能、流暢，滿足當下大部分運算依然是依靠定點運算，但一部分場景需要更高的驗證能力和運算精度這種復合需求。目前針對RISC-V DSP的使用，昊芯不僅提供了用戶手冊和數據手冊，同時還提供了遷移手冊和應用筆記。為了提升產品的易用性，周沈剛強調，“我們的目標是盡可能讓用戶感受不到他在使用RISC-V。無論是國際大廠，還是國內提供DSP方案的公司，大家都盡量將核心層面的東西屏蔽掉，盡可能不讓用戶接觸到這一層。當然，也有客戶確實需要從底層開始構建應用，我們會提供接口，但也是讓客戶根據自己熟悉的編程方式去創建應用。”他對此介紹稱，“昊芯提供了一整套集成的開發環境，包括非常豐富的驅動庫和算法庫，已經搭建好了核心到軟件庫之間的橋梁，用戶需要通過核心去實現某些功能時，只需要調用我們的算法庫就可以完成。我們盡可能將設計做到標準化，用戶只需要將此前了解的東西平移到我們的平臺就可以了。總而言之，能夠降低用戶的開發難度，總是會得到用戶贊許的。”

RISC-V DSP的未來發展

前不久，昊芯公司完成了近億元人民幣A輪融資，由比亞迪、麥格米特等產業方聯合投資。完成融資之后，昊芯將會做出怎樣的產品布局呢？從當前國際大廠的DSP產品規劃來看，大家通常選擇以性能或者核心數量來劃分產品線。然而，當周沈剛和記者談論到昊芯未來的發展規劃，該公司則是以領域為準繩為RISC-V DSP產品未來的發展定下三條發展路線，包括：第一、在已經涉足的領域，進一步拓寬RISC-V DSP的產品線，提升產品在該領域的豐富程度。周沈剛認為，目前在工控和能源領域依然有無法滿足的需求存在，因而需要推出更多全新的產品去匹配。第二、將現有的產品推廣到更多的應用市場，對于來自不同領域的DSP產品需求，往往是控制方式的不同，或者IO接口的不同，核心依然是RISC-V，因此昊芯可以通過設計不同的外設功能滿足不同的應用領域。第三、昊芯希望分配一部分精力去定義全新的應用領域，去深入市場挖掘這些需求。周沈剛強調，并不是昊芯定義了怎樣的芯片，推廣到市場中就會有用戶使用，而是用戶需要有新的DSP產品推出滿足在某一個方向的全新需求，需要昊芯和用戶一起成長。能夠看出，昊芯在RISC-V DSP產品的路線圖是非常清晰的，再結合其自研RISC-V核心的出發點來看，昊芯實際上解答了一個困擾很多國產芯片公司的問題，在國際巨頭占據大部分市場份額的情況下，國產芯片該如何發力，單純靠“復制追隨”不僅有專利侵權風險，且很容易陷入紅海市場無法自拔。通過合理使用RISC-V，并深度綁定行業客戶和用戶，才能夠走穩“中國芯”的每一步。同時，周沈剛在談論昊芯選擇應用領域時有一句話也值得從事RISC-V架構研究的從業者引起注意。“我們第一步還是要做差異化，要做到確定性增加，有一些看起來是藍海市場，而當你進入的時候會發現根本發展不起來。并且，選擇應用領域要立足長遠，我們第二個應用確定為能源領域，一方面是客戶有需求，同時在國家層面也為該領域展現了光明的前景，所以這是我們的重點領域之一，我們也希望能夠在能源領域做出昊芯的貢獻。”面向未來，周沈剛表示，昊芯除了要按照既定的計劃推進RISC-V DSP產品迭代，同時也在嘗試通過已經掌握的RISC-V核心技術擴大自己的影響力。目前，該公司已經在嘗試進行一些RISC-V內核的授權業務。

HAAWKING NEWS

關于中科昊芯

“智由芯生 創享未來”，中科昊芯是數字信號處理器專業供應商。作為中國科學院科技成果轉化企業，瞄準國際前沿芯片設計技術，依托多年積累的雄厚技術實力及對產業鏈的理解，以開放積極的心態，基于開源指令集架構RISC-V，打造多個系列數字信號處理器產品，并構建完善的處理器產品生態系統。產品具有廣闊的市場前景，可廣泛應用于工業控制及電機驅動、數字電源、光伏、儲能、新能源汽車、消費電子、白色家電等領域。