2020年RISC-V十大事件，逆流而上的的開源架構(gòu)

電子發(fā)燒友報(bào)道（文/周凱揚(yáng)）整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)在2020年的開篇就遭受了重挫，上半年無論是研發(fā)、生產(chǎn)和還是出貨都出現(xiàn)了較大的下滑。然而臨近2020的尾聲，回顧今年發(fā)生的各大事件，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)RISC-V在今年鼓搗出的動(dòng)靜可不小。

本文收錄了10大與RISC-V緊密相關(guān)的大事，從一個(gè)年度盤點(diǎn)的角度來看這個(gè)不受約束的開源框架為何在逆境下仍有如此大的能量。

RISC-V迎來十年生日

雖然RISC-V的誕生已經(jīng)過去了10年時(shí)間，但隨著這一架構(gòu)在開源生態(tài)的通力完善下，直到近期才開始逐漸爆發(fā)其潛力。今年三月，RISC-V國際基金會(huì)正式在瑞士成立，也表達(dá)了這一架構(gòu)開源開放的決心。全球范圍內(nèi)，RISC-V芯片（SoC、IP和FPGA）已經(jīng)推出84款，覆蓋了云端、移動(dòng)、高性能運(yùn)算和機(jī)器學(xué)習(xí)等31個(gè)產(chǎn)業(yè)。

RISC-V的市場也在持續(xù)擴(kuò)張，Semico預(yù)計(jì)2025年全球市場的RISC-V核心數(shù)將達(dá)到624億，其中工業(yè)應(yīng)用將占據(jù)167億顆核心。而根據(jù)Tractica預(yù)測，RISC-V的IP和軟件工具市場也將在2025年達(dá)到10.7億美元。

未來的存儲(chǔ)控制器

大家可能有所不知，其實(shí)不少存儲(chǔ)廠商都是RISC-V的忠實(shí)擁護(hù)者與推進(jìn)者，這其中就包括希捷、西部數(shù)據(jù)這樣的頭部廠商。

希捷于近日公布了兩款基于RSIC-V架構(gòu)的內(nèi)核，一款為實(shí)現(xiàn)高性能，另一款則用于面積優(yōu)化。前者已經(jīng)在機(jī)械硬盤中完成了功能認(rèn)證，后者已經(jīng)完成設(shè)計(jì)，尚在構(gòu)建中。希捷的高性能內(nèi)核與現(xiàn)有解決方案相比，將關(guān)鍵的硬盤工作負(fù)荷性能提高了三倍。而面積優(yōu)化內(nèi)核優(yōu)化了封裝面積，降低了功耗。

而西部數(shù)據(jù)也于今年五月中旬開源了自研的RISC-V SweRV內(nèi)核EH2和EL2，EH2是全球首個(gè)雙線程的商用RISC-V內(nèi)核，性能達(dá)到了7.8 CoreMarks/MHz。不僅如此，西部數(shù)據(jù)計(jì)劃將所有存儲(chǔ)控制器都遷移到ROSC-V上來，無論是機(jī)械硬盤還是固態(tài)硬盤。

一生一芯

國科大于去年六月發(fā)起了“一生一芯”計(jì)劃，組建了教學(xué)團(tuán)隊(duì)，帶領(lǐng)五位本科生以流片為目標(biāo)，打造RISC-V的SoC。

在四個(gè)月的高強(qiáng)度開發(fā)下，該計(jì)劃終于在今年成功流片。測試驗(yàn)證過程中，該芯片已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行RT-Thread、Linux以及自己編寫的國科大教學(xué)操作系統(tǒng)。

該芯片被命名為果殼（Nutshell），也是與國科大的“國科”同音。果殼芯片基于9級流水線順序設(shè)計(jì)，運(yùn)用了中芯國際的110nm工藝，測試性能達(dá)到1.49 CoreMarks / MHz。

中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所研究員包云崗?fù)嘎?，第二期“一生一芯”?jì)劃已經(jīng)于8月正式啟動(dòng)，參加人數(shù)增加至12位。與此同時(shí)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)也將采用一種面向教學(xué)的SoC芯片架構(gòu)，將平均流片成本從第一期的5萬元降低至5000元。教學(xué)指導(dǎo)方案會(huì)在第二期計(jì)劃結(jié)束后公布，供其他學(xué)校開設(shè)類似實(shí)踐課程作參考。

增長迅速的藍(lán)牙市場

RISC-V的另一大熱門應(yīng)用市場就是藍(lán)牙。隨著TWS的興起，越來越多的廠商想從耳機(jī)芯片上來控制成本，紫光展銳就是其中之一。

紫光展銳的春藤5882芯片采用了PULP RISC-V CPU，最高主頻達(dá)到197MHz。紫光展銳借助自主雙耳專利技術(shù)實(shí)現(xiàn)全手機(jī)平臺(tái)的支持，并支持藍(lán)牙5.0雙模，QCY于今年推出的百元下TWS耳機(jī)T1C就應(yīng)用了這一芯片。

樂鑫也在今年發(fā)布了Wi-Fi+BLE 5.0的芯片ESP32-C3，該芯片搭載了RISC-V處理器，可以pin to pin兼容熱門的ESP8266模組，非常適合以低成本進(jìn)入藍(lán)牙IoT應(yīng)用市場，成為ESP8266的繼任者。

中科藍(lán)訊于今年4月推出了多維度的RISC-V藍(lán)牙芯片BT889x系列，命名為“訊龍”芯片，分別面向主動(dòng)降噪、立體聲和多功能等市場。本月中科藍(lán)訊還與聲加科技聯(lián)合發(fā)布了“訊龍二代”芯片，并集成聲加科技的環(huán)境降噪算法，該系列芯片將于明年1月正式量產(chǎn)。

沁恒今年推出了三款RISC-V MCU，這其中就包括用于BLE 4.2的CH573。作為一款低功耗兩級流水線的32位RISC-V MCU，CH573最低睡眠電流低至0.3uA，在5dm的發(fā)送功率下下通訊距離可達(dá)300米。

高性能IP

要想與ARM正面對標(biāo)，就不能缺少高性能的RISC-V IP核。阿里巴巴旗下的平頭哥在去年推出玄鐵910后一時(shí)無兩，而今年各大RISC-V IP廠商也不甘示弱，紛紛推出了自己的高性能RISC-V IP。

芯來在這個(gè)月初發(fā)布了900系列的RISC-V處理器IP，該系列IP均為9級流水線雙發(fā)射架構(gòu)，其中性能最高的UX900采用了64位架構(gòu)，在臺(tái)積電28HPC+工藝下主頻可以達(dá)到1.5GHz，非常適合用于Linux、數(shù)據(jù)中心、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和基帶等對性能要求高的領(lǐng)域。

而賽昉科技也在同一月發(fā)布了天樞系列處理器，并稱其為全球性能最高的RISC-V處理器內(nèi)核。從參數(shù)上看，在12級流水線設(shè)計(jì)和臺(tái)積電7nm的工藝下，該系列處理器可以達(dá)到3.5GHz的主頻，Dhrystone測試結(jié)果為5.6 DMIPS/MHz。

相信RISC-V架構(gòu)不斷完善，并引入更加先進(jìn)的工藝后，RISC-V也能達(dá)到與主流ARM相抗衡的水平。

開發(fā)工具

對于RISC-V這樣的新生架構(gòu)來說，開發(fā)者自然是最為重要的，而開發(fā)者最看重的東西就是開發(fā)工具。

SEGGER與今年9月宣布，新版本的RISC-V浮點(diǎn)庫完全支持RV32E，極大減少了使用浮點(diǎn)的RISC-V應(yīng)用程序的代碼大小。今年12月，SEGGER為RISC-V版的Embedded Studio更新了Segger連接器。新的連接器可以將生成程序大小縮至85%，并簡短連接時(shí)間，提供更詳細(xì)的映射文件。

IAR的Embedded Workbench也在今年為多家廠商的RISC-V MCU和FPGA提供了支持和更新，比如為芯來和SiFive的RISC-V應(yīng)用提供追蹤調(diào)試功能等。

RISC-V上的安卓

中科院軟件研究所下的程序語言與編譯技術(shù)實(shí)驗(yàn)室（PLCT Lab）于今年8月中旬開始了一項(xiàng)特殊的移植工作，那就是通過RISC-V的官方GNU工具鏈交叉編譯谷歌的安卓開源項(xiàng)目（AOSP）。

截止目前為止，該項(xiàng)目已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了Android 10的最小程度啟動(dòng)，運(yùn)行在QEMU中模擬的64位RISC-V內(nèi)核上。除此之外，仿生庫的動(dòng)態(tài)鏈接功能也已經(jīng)移植完成，下一步是移植調(diào)整AOSP的Soong構(gòu)建系統(tǒng)，用其編譯仿生庫和RISC-V的相關(guān)應(yīng)用。

值得一提的是，PLCT Lab同樣是RISC-V開源工具鏈的先驅(qū)，在今年7月份成功在RISC-V上跑通了V8的Hello World，也是全球首個(gè)將V8移植到RISC-V上的團(tuán)隊(duì)。

生態(tài)激勵(lì)政策

很多廠商之所以棄用ARM轉(zhuǎn)向RISC-V的原因就是高昂的授權(quán)費(fèi)用，但這并不意味著RISC-V就不能走自己的商用授權(quán)模式。然而在RISC-V的發(fā)展初期，一些激勵(lì)政策還是很重要的。

芯來早在2019年就推出了“一分錢計(jì)劃”，推進(jìn)RISC-V大規(guī)模商用，以近乎零成本的優(yōu)勢提供N201商用內(nèi)核。今年芯來更是升級了“一分錢計(jì)劃”，提供更優(yōu)質(zhì)的商用RISC-V處理器內(nèi)核N101。參與者無需支付任何授權(quán)費(fèi)用即可將該內(nèi)核用于商業(yè)和非商業(yè)用途，只有在大規(guī)模量產(chǎn)時(shí)才收取每顆芯片1分錢的版稅，或是做到版稅全免。芯來還通過自己的“大學(xué)計(jì)劃”輸出全套開源教學(xué)平臺(tái)，推動(dòng)RISC-V的產(chǎn)學(xué)研生態(tài)發(fā)展。

賽昉科技也在今年5月發(fā)布了“滿天芯”計(jì)劃。國內(nèi)注冊企業(yè)可以免費(fèi)獲得賽昉的商用RISC-V處理器IP S2，還可以利用賽昉科技的CPU在線生成平臺(tái)StarFive Core Designer進(jìn)行自主定制，最后生成RTL下載。申請?jiān)撚?jì)劃的高級會(huì)員，還可以獲得高級配置功能和技術(shù)支持。

新的開發(fā)硬件面世

ARM生態(tài)能夠如此繁榮，也要?dú)w功于它那不斷推陳出新的硬件。今年RISC-V陣營也派出了幾員硬件大將，助力其開發(fā)驗(yàn)證。

10月30日，SiFive公布了一款PC級別的開發(fā)板HiFive Unmatched。該板卡搭載了SiFive的Freedom U740 SoC和16GB的DDR4內(nèi)存，開發(fā)者也可以將其作為一塊Mini-ITX的工業(yè)主板使用。Freedom U740是一款雙發(fā)射的多核64位處理器，適合用于高性能的Linux開發(fā)。

Microchip也在今年推出了PolarFire SoC Icicle開發(fā)板，這是一塊低成本的RISC-V FPGA開發(fā)平臺(tái)。該板卡搭載了一個(gè)5核SoC，其中四核采用了SiFive的U54內(nèi)核，余下一核為SiFive的E51內(nèi)核。PolarFire不僅支持Linux和實(shí)時(shí)應(yīng)用程序，也適合成像、人工智能和IoT等應(yīng)用。

積極涌入的投資

盡管RISC-V站在了巨人的肩膀上，可以規(guī)避不少其他架構(gòu)犯下的錯(cuò)誤，但對不少公司來說，RISC-V依然是一塊不敢踏足的土壤。以新架構(gòu)來打造新產(chǎn)品，在研發(fā)、推廣和開辟供應(yīng)鏈上燒的錢可不是一筆小數(shù)目，好在資金的投入給了這些企業(yè)不小的信心。

SiFive就在今年8月的E輪融資中獲得了6100萬美元的投資，該輪融資由SK海力士主導(dǎo)，西部數(shù)據(jù)、高通和Intel等原有股東也追加了投資。

芯來早在今年8月已經(jīng)完成了一次戰(zhàn)略融資，如今又在本周完成了新一輪融資，由天際資本領(lǐng)投，中關(guān)村芯創(chuàng)集成電路基金等跟投，老股東小米長江產(chǎn)業(yè)基金等也在此輪融資中繼續(xù)追投。

除了商業(yè)融資之外，不少研發(fā)計(jì)劃也在撥動(dòng)資金支持RISC-V的發(fā)展。比如位于捷克的Codasip，該公司因?yàn)镽ISC-V處理器的開發(fā)，收到了歐盟地平線2020研究和創(chuàng)新計(jì)劃的資助。

結(jié)語

不得不說，許多產(chǎn)業(yè)今年都面臨著慘淡的光景，但RISC-V依然保持著極大的沖勁，而這股沖勁還是出于一個(gè)相對年輕的新興產(chǎn)業(yè)。這足以說明這一新架構(gòu)無窮的潛力，在產(chǎn)學(xué)研缺乏創(chuàng)新的當(dāng)下，RISC-V必將為半導(dǎo)體行業(yè)帶來煥然一新的面貌。

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