俄羅斯半導(dǎo)體公司集體投身于RISC-V生態(tài) 促進(jìn)本土芯片設(shè)計(jì)

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/周凱揚(yáng)）隨著俄烏沖突的進(jìn)一步加劇，俄羅斯本國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在制裁下進(jìn)展緩慢，甚至一度陷入了停滯的狀態(tài)。為了促進(jìn)本土芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)跟上國(guó)際水平，也不再埋頭專注于徹頭徹尾的純國(guó)產(chǎn)化，俄羅斯的半導(dǎo)體公司決心集體投身于RISC-V這個(gè)生態(tài)。

近日，俄羅斯的服務(wù)器與存儲(chǔ)系統(tǒng)制造商Yadro，俄羅斯國(guó)產(chǎn)處理器Baikal的開發(fā)商Baikal Electronics，Astra Linux操作系統(tǒng)的開發(fā)商RusBITech Astra和莫斯科國(guó)立電子技術(shù)學(xué)院等成立了俄羅斯RISC-V聯(lián)盟，并由俄羅斯第二大電信運(yùn)營(yíng)商MegaFon的前CEO安娜·謝列布里亞尼科娃來主導(dǎo)。

根據(jù)該聯(lián)盟發(fā)表的聲明，該聯(lián)盟的主要工作將側(cè)重于開發(fā)并適應(yīng)基于RISC-V的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，保證大規(guī)模工業(yè)用途的開發(fā)，為軟件開發(fā)人員提供專家支持的同時(shí)，培訓(xùn)學(xué)生使用基于RISC-V架構(gòu)的技術(shù)。

此外，俄羅斯數(shù)字發(fā)展部負(fù)責(zé)人馬克蘇特·沙達(dá)耶夫也在今年5月的一場(chǎng)活動(dòng)中表示，數(shù)字發(fā)展部很快就會(huì)撥出一筆巨額預(yù)算來支持俄羅斯本土的RISC-V處理器開發(fā)。由此看來，俄羅斯已經(jīng)下定決心全力押注RISC-V了。

開源中立的RISC-V

在霸權(quán)國(guó)家的各種制裁下，一些居安思危的半導(dǎo)體公司都已經(jīng)對(duì)自主可控的設(shè)計(jì)有了新的認(rèn)知，開始看重RISC-V這個(gè)開放的ISA架構(gòu)。RISC-V無需授權(quán)費(fèi)用，定制性強(qiáng)的特性也成了不少初創(chuàng)半導(dǎo)體公司的首選。但對(duì)于深陷經(jīng)濟(jì)沖突的國(guó)家來說，尤其是中國(guó)和俄羅斯，看重的其實(shí)是RISC-V無關(guān)地緣政治的中立性。

無論是否受到制裁，俄羅斯都可以隨意獲取RISC-V ISA的規(guī)范，這都得益于RISC-V的開源和中立性，所以即便相關(guān)制裁持續(xù)下去，俄羅斯在RISC-V這個(gè)架構(gòu)上的開發(fā)進(jìn)展也會(huì)與國(guó)際同步。何況在RISC-V的開源特性下，市面上已經(jīng)涌現(xiàn)了不少開源的RISC-V核心，俄羅斯也可以直接拿來進(jìn)行商用。

那么俄羅斯真的有必要放棄Elbrus和Baikal這兩個(gè)開發(fā)多年的VLIW和ARM架構(gòu)處理器，轉(zhuǎn)而投向RISC-V嗎？答案是肯定的，從這些芯片的性能表現(xiàn)上來看，倒不如說是越早拋棄越好。

要知道，已經(jīng)用上了臺(tái)積電28nm工藝的Elbrus處理器在被俄羅斯本土企業(yè)驗(yàn)收時(shí)，甚至沒能達(dá)到基本指標(biāo)的要求，那么沿用這樣的架構(gòu)和設(shè)計(jì)水平還有前景可言嗎？哪怕直接投靠開源設(shè)計(jì)說不定都能獲得更好的結(jié)果。

俄羅斯為何要自行成立聯(lián)盟？

盡管RISC-V作為一個(gè)開源中立的ISA，但這并不代表俄羅斯的RISC-V生態(tài)進(jìn)展會(huì)被RISC-V國(guó)際基金會(huì)大肆宣傳。畢竟如今大部分半導(dǎo)體公司和國(guó)際組織都已經(jīng)切斷了與俄羅斯的聯(lián)系，RISC-V國(guó)際基金會(huì)雖然沒有明確表態(tài)，但也明智地沒有這個(gè)時(shí)候去湊熱鬧。

RISC-V國(guó)際基金會(huì)CEO Calista Redmond在接受外媒采訪時(shí)也表示：“雖然RISC-V國(guó)際基金會(huì)沒有必要去阻止任何一方參與到RISC-V架構(gòu)的開發(fā)中來，但作為一個(gè)國(guó)際和開源組織，如果制裁已經(jīng)超越了國(guó)家層面的話，他們也會(huì)做出相應(yīng)調(diào)整?！焙苊黠@，如果沖突繼續(xù)激化的話，RISC-V國(guó)際基金會(huì)不會(huì)選擇中立的態(tài)度。

在這樣的處境下，雖然俄羅斯的技術(shù)人員仍然可以參與到RISC-V架構(gòu)開放的開發(fā)生態(tài)中來，但他們沒有一個(gè)擺在明面上的交流平臺(tái)，比如中國(guó)有開放指令生態(tài)聯(lián)盟（CRVA），也有中國(guó)RISC-V產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（CRVIC），也會(huì)每年舉辦RISC-V中國(guó)峰會(huì)。而俄羅斯如果缺乏這種交流平臺(tái)的話，是很難合作推進(jìn)本國(guó)的RISC-V生態(tài)發(fā)展的。

其實(shí)，RISC-V國(guó)際基金會(huì)本身也并非與俄羅斯毫無瓜葛，比如其創(chuàng)始成員之一的RISC-V處理器IP廠商Syntacore，就是一家不可不扣來自俄羅斯圣彼得堡市的RISC-V核心開發(fā)商，Syntacore的執(zhí)行董事和聯(lián)合創(chuàng)始人Alexander Redkin，也是RISC-V國(guó)際基金會(huì)的董事成員之一。

Syntacore的主要產(chǎn)品為SCR系列的RISC-V處理器IP核，其中最高性能的64位核心SCR7采用了10到12級(jí)流水線的設(shè)計(jì)，可以滿足高性能的Linux的應(yīng)用。而且Syntacore早在2016年初就流片了基于SCR3核心的SoC，這也是首批提供RISC-V商用樣片的廠商之一。

除了Syntacore之外，俄羅斯還有一家RISC-V IP廠商CloudBear也是RISC-V國(guó)際基金會(huì)的戰(zhàn)略成員之一。俄羅斯半導(dǎo)體公司Milandr，同時(shí)也是CloudBear的股東之一，也在2020年基于CloudBear的BM-310S RISC-V核心，推出了用于智能表計(jì)的MCU K1986BK025，替代了該系列第一代的ARM Cortex-M0核心。

今年一月，Baikal Electronics宣布計(jì)劃用CloudBear的RISC-V IP核來開發(fā)未來的Baikal-L筆記本處理器和BaiKal-S2服務(wù)器處理器。另外值得一提的是，Astra Linux的開發(fā)商RusBITech Astra也是RISC-V國(guó)際基金會(huì)的戰(zhàn)略成員之一，而且RusBITech Astra的股東之一就是Baikal Electronics的母公司Varton集團(tuán)，該集團(tuán)也在去年收購(gòu)了CloudBear 34%的股份。

RISC-V會(huì)是俄羅斯半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)自救的答案嗎？

盡管押注RISC-V對(duì)于俄羅斯來說是一個(gè)明智之舉，但我們也都知道，俄羅斯半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)面臨的最大問題其實(shí)并不是架構(gòu)，也不是芯片設(shè)計(jì)，而是現(xiàn)代先進(jìn)芯片的制造。就連使用進(jìn)口設(shè)備制造芯片都成問題，更別提用到自己的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備了。從目前來看，如果制裁、斷供持續(xù)下去，俄羅斯很難在短期內(nèi)將半導(dǎo)體制造供應(yīng)鏈上的問題全部解決。

就拿俄羅斯國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的晶圓廠商MIKRON為例，他們?cè)谌ツ曛圃斐隽硕砹_斯首個(gè)國(guó)產(chǎn)RISC-V MCU MIK32。MIK32基于RV32IMC指令集，工作頻率為32MHz。采用LGA64封裝的MIK32集成了8通道ADC、16KB的RAM和8KB的ROM，在加密算法的支持上，除了支持AES128外，也支持俄羅斯自己的加密算法GOST。

MIKRON強(qiáng)調(diào)該芯片的全流程生產(chǎn)制造部是在俄羅斯完成的，而且與進(jìn)口MCU相比售價(jià)低廉。更重要的是，MIKRON提到該MCU可以保證穩(wěn)定的供應(yīng)，不受先進(jìn)產(chǎn)品進(jìn)口限制，也沒有任何國(guó)外專有IP。

雖然從規(guī)格上來看，MIK32只是一個(gè)低功耗的32位MCU，但MIKRON給出的應(yīng)用范圍還是很廣的，包括自動(dòng)化系統(tǒng)、測(cè)量?jī)x器、IoT、智能家居、醫(yī)療電子、機(jī)器人和電信設(shè)備，甚至還囊括了汽車電子。MIKRON還基于該MCU推出了PDIP48封裝的開發(fā)板，自帶JTAG連接器和復(fù)位、電源按鍵。

從MIK32的官方介紹頁(yè)面可以看出，其實(shí)該MCU用的正是Syntacore的SCR1 RISC-V內(nèi)核，采用了2到4級(jí)流水線的設(shè)計(jì)，也是他們唯一的一顆開源核心。SCR1用到的也是經(jīng)典的哈佛架構(gòu)，也就是將指令集存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分開架構(gòu)。

MIK32的介紹中并沒與提到該芯片用的是何種工藝，到考慮到制造上是由MIKRON來進(jìn)行的話，哪怕最先進(jìn)也只有65nm的水平了。而俄羅斯的另一家晶圓廠Crocus Nano Electronics，也是俄羅斯首個(gè)300mm的晶圓廠，雖然最高工藝可以做到55nm，但也只涵蓋后段工序而已，而且主要用來生產(chǎn)MRAM存儲(chǔ)器。而這樣的工藝水平或許能覆蓋一定的IoT應(yīng)用，但真要推出基于高性能RISC-V核心的處理器，制造和設(shè)計(jì)上明顯已經(jīng)出現(xiàn)了斷層。

根據(jù)俄羅斯政府今年推出的初步規(guī)劃，在2030年之前，他們會(huì)投入3.19萬億盧布（約合4025億元），用于支持本國(guó)的半導(dǎo)體制造、國(guó)產(chǎn)芯片開發(fā)、數(shù)據(jù)中心基建、半導(dǎo)體人才培養(yǎng)和本土方案的營(yíng)銷，爭(zhēng)取在2030年實(shí)現(xiàn)28nm的芯片制造能力。而這樣的工藝，哪怕放到今天來看，也已經(jīng)是面世十多年的水平了。

所以俄羅斯抱上RISC-V這條大腿并非錯(cuò)誤的選擇，甚至可以說是目前最合乎情理的選擇。但要想在實(shí)現(xiàn)獨(dú)立自主的同時(shí)，不落后國(guó)際水平太多，或許先找到一家愿意供應(yīng)的晶圓代工廠才是“解近渴”的出路。