昊芯聞丨昊芯基于RISC-V打造DSP芯片的初衷、要點和方向

前不久，RISC-V架構(gòu)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(gòu)會成為繼x86架構(gòu)和ARM架構(gòu)之后，第三種主流的指令集架構(gòu)。而在RISC-V架構(gòu)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(guān)于RISC-V和DSP，作為“中國芯”四大件之一，DSP的關(guān)注度相較于CPU、GPU、FPGA要低一些，但這并不妨礙其重要性和應(yīng)用廣度，在通信、信號處理和工業(yè)自動化等領(lǐng)域，DSP有著不可替代的作用。在接受電子發(fā)燒友網(wǎng)記者采訪時，中科昊芯聯(lián)合創(chuàng)始人&副總經(jīng)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(gòu)，這個問題的答案并不多。x86架構(gòu)并不開放，想用也用不了，ARM架構(gòu)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(chǎn)權(quán)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(nèi)外的頂級大廠，更說明了發(fā)展RISC-V是大勢所趨?！?/p>

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(nèi)核的研究，布局時間相對較早，并擁有自主研發(fā)的H28x內(nèi)核這種實質(zhì)性的研究成果?！拔覀儎傞_始研發(fā)RISC-V的時候，市面上商業(yè)化的RISC-V產(chǎn)品非常少，基本還處于學(xué)術(shù)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(shè)計的技術(shù)實力，對我們而言，基于RISC-V設(shè)計一款數(shù)字信號處理器內(nèi)核是挑戰(zhàn)，但大家憑借豐富的經(jīng)驗積累攻堅克難，最終勝利達成設(shè)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(yōu)勢，這能夠增加DSP產(chǎn)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(jīng)推出了多款產(chǎn)品，既有定點DSP，也有浮點DSP，產(chǎn)品面向的領(lǐng)域包括工業(yè)控制及電機驅(qū)動、數(shù)字電源、光伏、儲能、新能源汽車、消費電子、白色家電等。從產(chǎn)品布局來看，工控是昊芯率先發(fā)力的領(lǐng)域。針對這個領(lǐng)域周沈剛講到，“工控領(lǐng)域的客戶更多的是要求產(chǎn)品做到‘性價比高’，通過復(fù)雜的指令集當然也能夠?qū)崿F(xiàn)，如此成本和功耗這兩項工控領(lǐng)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(yōu)勢便體現(xiàn)出來了，我們針對相關(guān)的領(lǐng)域需求增加了百余條指令，相較于傳統(tǒng)硬件加速器，效率更高、延遲更低?！痹诋a(chǎn)品設(shè)計方面，周沈剛指出，工控領(lǐng)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(shè)計方案中的器件數(shù)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(tǒng)成本。HXS320F28335是中科昊芯推出的浮點RISC-V DSP產(chǎn)品，是該公司浮點DSC的新品。通過周沈剛的描述，這款產(chǎn)品有兩個突出的產(chǎn)品優(yōu)勢。首先，HXS320F28335提供的200MHz主頻足夠高，能夠具備產(chǎn)品競爭力；其次，HXS320F28335具備定點和浮點之間的轉(zhuǎn)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(fù)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(shù)據(jù)手冊，同時還提供了遷移手冊和應(yīng)用筆記。為了提升產(chǎn)品的易用性，周沈剛強調(diào)，“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(nèi)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(gòu)建應(yīng)用，我們會提供接口，但也是讓客戶根據(jù)自己熟悉的編程方式去創(chuàng)建應(yīng)用。”他對此介紹稱，“昊芯提供了一整套集成的開發(fā)環(huán)境，包括非常豐富的驅(qū)動庫和算法庫，已經(jīng)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(xiàn)某些功能時，只需要調(diào)用我們的算法庫就可以完成。我們盡可能將設(shè)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?？偠灾軌蚪档陀脩舻拈_發(fā)難度，總是會得到用戶贊許的?！?/p>

RISC-V DSP的未來發(fā)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(chǎn)業(yè)方聯(lián)合投資。完成融資之后，昊芯將會做出怎樣的產(chǎn)品布局呢？從當前國際大廠的DSP產(chǎn)品規(guī)劃來看，大家通常選擇以性能或者核心數(shù)量來劃分產(chǎn)品線。然而，當周沈剛和記者談?wù)摰疥恍疚磥淼陌l(fā)展規(guī)劃，該公司則是以領(lǐng)域為準繩為RISC-V DSP產(chǎn)品未來的發(fā)展定下三條發(fā)展路線，包括：第一、在已經(jīng)涉足的領(lǐng)域，進一步拓寬RISC-V DSP的產(chǎn)品線，提升產(chǎn)品在該領(lǐng)域的豐富程度。周沈剛認為，目前在工控和能源領(lǐng)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(chǎn)品去匹配。第二、將現(xiàn)有的產(chǎn)品推廣到更多的應(yīng)用市場，對于來自不同領(lǐng)域的DSP產(chǎn)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(shè)計不同的外設(shè)功能滿足不同的應(yīng)用領(lǐng)域。第三、昊芯希望分配一部分精力去定義全新的應(yīng)用領(lǐng)域，去深入市場挖掘這些需求。周沈剛強調(diào)，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(chǎn)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(chǎn)品的路線圖是非常清晰的，再結(jié)合其自研RISC-V核心的出發(fā)點來看，昊芯實際上解答了一個困擾很多國產(chǎn)芯片公司的問題，在國際巨頭占據(jù)大部分市場份額的情況下，國產(chǎn)芯片該如何發(fā)力，單純靠“復(fù)制追隨”不僅有專利侵權(quán)風(fēng)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(yè)客戶和用戶，才能夠走穩(wěn)“中國芯”的每一步。同時，周沈剛在談?wù)撽恍具x擇應(yīng)用領(lǐng)域時有一句話也值得從事RISC-V架構(gòu)研究的從業(yè)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(fā)現(xiàn)根本發(fā)展不起來。并且，選擇應(yīng)用領(lǐng)域要立足長遠，我們第二個應(yīng)用確定為能源領(lǐng)域，一方面是客戶有需求，同時在國家層面也為該領(lǐng)域展現(xiàn)了光明的前景，所以這是我們的重點領(lǐng)域之一，我們也希望能夠在能源領(lǐng)域做出昊芯的貢獻?！泵嫦蛭磥恚苌騽偙硎?，昊芯除了要按照既定的計劃推進RISC-V DSP產(chǎn)品迭代，同時也在嘗試通過已經(jīng)掌握的RISC-V核心技術(shù)擴大自己的影響力。目前，該公司已經(jīng)在嘗試進行一些RISC-V內(nèi)核的授權(quán)業(yè)務(wù)。

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關(guān)于中科昊芯

“智由芯生 創(chuàng)享未來”，中科昊芯是數(shù)字信號處理器專業(yè)供應(yīng)商。作為中國科學(xué)院科技成果轉(zhuǎn)化企業(yè)，瞄準國際前沿芯片設(shè)計技術(shù)，依托多年積累的雄厚技術(shù)實力及對產(chǎn)業(yè)鏈的理解，以開放積極的心態(tài)，基于開源指令集架構(gòu)RISC-V，打造多個系列數(shù)字信號處理器產(chǎn)品，并構(gòu)建完善的處理器產(chǎn)品生態(tài)系統(tǒng)。產(chǎn)品具有廣闊的市場前景，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制及電機驅(qū)動、數(shù)字電源、光伏、儲能、新能源汽車、消費電子、白色家電等領(lǐng)域。