RISC-V下的變革 中科昊芯率先破局DSP

RISC-V是基于精簡指令集計算原理建立的開放指令集架構(gòu)，相較于x86和Arm架構(gòu)，北京中科昊芯科技有限公司創(chuàng)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(shè)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(chuàng)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(biāo)準(zhǔn)語言“，目前最為主流的當(dāng)屬Arm和x86。x86主宰PC和服務(wù)器市場；Arm則主宰移動領(lǐng)域，并在嵌入式方面成果頗豐。2010年夏天，加州大學(xué)伯克利分校EECS系Krste Asanovic教授帶隊，針對x86和Arm架構(gòu)復(fù)雜和IP授權(quán)的問題，啟動了對新指令集的研究，旨在開發(fā)簡化和開放的新型指令集架構(gòu)，就這樣，RISC-V誕生了！RISC-V開源指令集的出現(xiàn)，迅速引起了產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)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(lián)網(wǎng)時代，以Arm為代表的開放處理器內(nèi)核，每一次形態(tài)的變化都推動了行業(yè)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(gòu)。從產(chǎn)品銷售，到內(nèi)核授權(quán)，再到架構(gòu)共享，更加開放的理念，也意味著更大的發(fā)展空間。

簡潔和模塊化的靈活設(shè)計理念也是RISC-V極具吸引力的特性。開發(fā)人員可以根據(jù)特定應(yīng)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(lǐng)域應(yīng)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(fā)展，包括谷歌、西部數(shù)據(jù)、IBM、英偉達、華為、中興、高通、三星等國際領(lǐng)軍企業(yè)，以及麻省理工學(xué)院、東京大學(xué)、中科院計算技術(shù)研究所等頂尖學(xué)術(shù)機構(gòu)都已加入RISC-V生態(tài)。目前，全球范圍內(nèi)，圍繞RISC-V的芯片已經(jīng)近百款，覆蓋了云端、移動、高性能運算、機器學(xué)習(xí)等多個產(chǎn)業(yè)，越來越多的芯片企業(yè)和終端企業(yè)正在加速布局RISC-V產(chǎn)品。據(jù)Semico Research預(yù)測，到2025年RISC-V芯片出貨量預(yù)計為624億顆，據(jù)Tractica數(shù)據(jù)，2025年全球RISC-V芯片市場規(guī)模預(yù)計達11億美元。

加入戰(zhàn)場的角斗士，中科昊芯率先破局DSP

對于國內(nèi)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(tài)構(gòu)建中樹立話語權(quán)。2018年7月，在上海市經(jīng)信委發(fā)布的《集成電路發(fā)展專項資金申報》通知中，將RISC-V相關(guān)設(shè)計和開發(fā)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(dǎo)體及集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干意見的通知》中，明確將RISC-V芯片列入芯片設(shè)計重點發(fā)展方向。國內(nèi)科研機構(gòu)紛紛圍繞RISC-V展開多領(lǐng)域研究，本土企業(yè)積極投身產(chǎn)業(yè)化，自主產(chǎn)品不乏亮點。從去年以來，RISC-V在我國逐漸開始商業(yè)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(chǎn)權(quán)限制，是我國處理器領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)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(yōu)勢是能夠?qū)崟r高速處理數(shù)字信號，而且相較于CPU、GPU、FPGA具有更低的功耗優(yōu)勢，可廣泛應(yīng)用于通信、計算、消費電子、自動控制等領(lǐng)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(dāng)前全球競爭格局來看，我國國產(chǎn)單芯片DSP市占率極低，在DSP IP領(lǐng)域國產(chǎn)化率更是幾乎為零。

基于多年的處理器研發(fā)經(jīng)驗，以及綜合評估采納RISC-V的優(yōu)勢，中科昊芯團隊率先選擇RISC-V指令集設(shè)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(chǔ)架構(gòu)的DSP芯片的研發(fā)設(shè)計。據(jù)公司創(chuàng)始人兼CEO李任偉介紹，團隊自2016年開始自主研發(fā)基于RISC-V的DSP，而這與國際巨頭公司的DSP在體系結(jié)構(gòu)上有很大差異，也曾一度成為團隊極力攻克的挑戰(zhàn)，但正如RISC-V在每個領(lǐng)域都可以發(fā)揮定制化優(yōu)勢一樣，在DSP領(lǐng)域也將同樣如此。

中科昊芯基于RISC-V架構(gòu)的DSP芯片

傳統(tǒng)的高性能DSP的體系結(jié)構(gòu)是專門針對DSP算法而設(shè)計的，其一條指令可以實現(xiàn)諸多復(fù)雜功能，而RISC-V指令要做相同的事情，則需要調(diào)用多條指令。為此，憑借著多年的研發(fā)經(jīng)驗，中科昊芯在最基礎(chǔ)RISC-V指令集的基礎(chǔ)上，根據(jù)算法的特點，抽取定義了多條DSP指令，再加上體系結(jié)構(gòu)方面的大量創(chuàng)新，最終得以設(shè)計出性能和功耗優(yōu)異的DSP。

據(jù)官網(wǎng)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(fā)，2021年二季度將量產(chǎn)全球首款基于RISC-V指令集的DSP芯片。對于未來的產(chǎn)品規(guī)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(chǎn)微處理器，未來，公司將會著力于提升主頻和其它主要參數(shù)，以在對標(biāo)國際高端芯片產(chǎn)品上面取得更多突破。

技術(shù)的創(chuàng)新，不僅是進步，在關(guān)鍵時點，更是具有破局意義。如何率先找到合適的領(lǐng)域并快速推出產(chǎn)品，與行業(yè)客戶協(xié)同發(fā)展，在當(dāng)前國產(chǎn)芯片替代浪潮中抓住機會，是本土企業(yè)當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)。但，挑戰(zhàn)與機遇并存，立足技術(shù)，前瞻市場，以“點”創(chuàng)新，向“面”發(fā)展，破局之勢相信近在眼前。

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