FPGA與RISC-V淺談

全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局正在經(jīng)歷深刻變革，物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算等新興技術(shù)的蓬勃發(fā)展，讓RISC-V憑借其開源、精簡(jiǎn)以及模塊化的靈活優(yōu)勢(shì)，日益成為業(yè)界焦點(diǎn)，也為全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)注入新的活力與挑戰(zhàn)。

Semico Research預(yù)測(cè)2025年 RISC-V 芯片市場(chǎng)規(guī)模將突破 450 億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá) 58%，國(guó)家戰(zhàn)略采購(gòu)占比超 35%。RISC-V International在報(bào)告中預(yù)測(cè)，搭載RISC-V處理器的SoC數(shù)量在2024年約為20億顆，到2031年有望突破200億顆。

RISC-V的概念與優(yōu)勢(shì)

RISC-V是一種全新的開源指令集架構(gòu)（ISA），具有開源免費(fèi)、低功耗、高性能、模塊化與可擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)，能夠滿足從微控制器到高性能服務(wù)器的全場(chǎng)景應(yīng)用需求。其核心優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

◆?指令集開源：開發(fā)者可自由、運(yùn)用、調(diào)整及共享其代碼，極大地提升了硬件設(shè)計(jì)的靈活性和可定制性，為創(chuàng)新提供無(wú)限可能；

◆?模塊化與可定制：開發(fā)者可以根據(jù)具體需求選擇適合的指令集和功能模塊，平衡性能與功耗，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的解決方案；

◆?低功耗與高性能：得益于精簡(jiǎn)指令集的設(shè)計(jì)，芯片功耗大幅降低，同時(shí)通過(guò)擴(kuò)展指令（如vector擴(kuò)展），進(jìn)一步增強(qiáng)了并行計(jì)算能力。

對(duì)于芯片設(shè)計(jì)企業(yè)而言，RISC-V的開放模式能夠大幅降低芯片設(shè)計(jì)的周期和成本，避免了高昂的授權(quán)費(fèi)用及專利壁壘的困擾，為企業(yè)帶來(lái)了更具優(yōu)勢(shì)的發(fā)展機(jī)遇。

FPGA+RISC-V：強(qiáng)化創(chuàng)新應(yīng)用

RISC-V與FPGA的關(guān)系是相互融合與促進(jìn)的，共同推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用發(fā)展。RISC-V架構(gòu)憑借其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如開放的商業(yè)運(yùn)作模式及高度的設(shè)計(jì)靈活性，允許開發(fā)者依據(jù)應(yīng)用需求進(jìn)行靈活裁剪，以及日益蓬勃的生態(tài)系統(tǒng)（體現(xiàn)在開源社區(qū)的壯大、高?？蒲械膹V泛融入以及軟件生態(tài)的逐步成熟），已在FPGA行業(yè)內(nèi)被廣泛接納為關(guān)鍵的軟核架構(gòu)。

隨著RISC-V商用核心的選擇越來(lái)越豐富（其中包含多家國(guó)內(nèi)的IP 供應(yīng)商），RISC-V硬核與FPGA結(jié)合的架構(gòu)也逐步顯現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)：RISC-V擅長(zhǎng)控制流程，特定領(lǐng)域的計(jì)算加速以及訪存密集型任務(wù)；而FPGA則提供了豐富的IO接口和強(qiáng)大的計(jì)算能力；兩種單元都具備可配置性和可編程性，為多樣化的算法提供了更靈活、高效的計(jì)算方案。

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安路科技RISC-V布局歷程與產(chǎn)品創(chuàng)新

RISC-V生態(tài)鏈在全球范圍內(nèi)蓬勃發(fā)展，當(dāng)前全球RISC-V基金會(huì)成員已超4000家，覆蓋50多個(gè)國(guó)家，已在全球范圍內(nèi)形成了從IP、設(shè)計(jì)到應(yīng)用的完整生態(tài)布局。中國(guó)RISC-V 產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟于2018年成立，致力于構(gòu)建國(guó)內(nèi)自主、安全、可靠的 RISC-V 計(jì)算平臺(tái)。隨著國(guó)家相關(guān)政策的持續(xù)推動(dòng)，RISC-V在國(guó)內(nèi)的普及進(jìn)程預(yù)計(jì)將步入快車道。

作為RISC-V產(chǎn)業(yè)的重要參與者，安路科技不僅是中國(guó)RISC-V產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的理事單位，也是國(guó)際RISC-V基金會(huì)的戰(zhàn)略會(huì)員。多年來(lái)，安路科技在RISC-V領(lǐng)域持續(xù)深耕，陸續(xù)推出了多顆集成RISC-V硬核的FPGA/FPSoC芯片：

2021年

推出第一款基于RISC-V硬核的FPGA產(chǎn)品SF1，正式邁入RISC-V生態(tài)的建設(shè)與探索。

2023年

隨著技術(shù)的積累，推出支持單核高性能RISC-V應(yīng)用處理器/實(shí)時(shí)處理器系統(tǒng)SOC FPGA產(chǎn)品DR1V系列。

2023年

基于對(duì)RISC-V的持續(xù)探索，正式推出RISC-V軟核方案，并將其集成于自主開發(fā)的工具中。

2024年

推出內(nèi)嵌RISC-V MCU硬核，專為實(shí)時(shí)控制和高性能計(jì)算設(shè)計(jì)的PH1P系列，進(jìn)一步拓寬RISC-V架構(gòu)的應(yīng)用場(chǎng)景，滿足更多元的市場(chǎng)需求。

飛龍DR1V系列

RISC-V + 邊緣計(jì)算的創(chuàng)新融合

DR1V系列引入了高性能的64位RISC-V處理器，為開發(fā)者提供了高性能應(yīng)用處理器/實(shí)時(shí)處理器兩種工作模式，拓寬了應(yīng)用設(shè)計(jì)的靈活性和兼容性。同時(shí)，通過(guò)集成神經(jīng)處理單元，DR1V系列可實(shí)現(xiàn)算法的加速，提升處理效率與響應(yīng)速度，降低開發(fā)成本。

在汽車電子領(lǐng)域，DR1V系列憑借其強(qiáng)大的處理能力和靈活性，可應(yīng)用于高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)、車輛電控、智能座艙等方面。通過(guò)集成RISC-V處理器和神經(jīng)處理單元，DR1V系列能夠?qū)崟r(shí)處理來(lái)自攝像頭、雷達(dá)等傳感器的數(shù)據(jù)，提供精確的車輛定位、障礙物檢測(cè)與避障等功能，從而提升行車安全與駕駛體驗(yàn)。

鳳凰PH1P系列

RISC-V為核心的創(chuàng)新FPGA產(chǎn)品

PH1P35系列FPGA集成了RISC-V處理器這一核心要素，與高性能邏輯、DSP、BRAM、以及MIPI DPHY等資源共同構(gòu)成了強(qiáng)大的處理核心，輔以512Mbits至1Gbits的大容量高速內(nèi)存，為LED顯示、電力、機(jī)器視覺等多樣化應(yīng)用場(chǎng)景提供了優(yōu)異的適配能力。

在LED顯示領(lǐng)域，PH1P35能夠?qū)?shù)據(jù)控制協(xié)議的處理、驅(qū)動(dòng)芯片控制、校正數(shù)據(jù)點(diǎn)重映射與遷移等關(guān)鍵任務(wù)，全權(quán)交由RISC-V處理器處理，簡(jiǎn)化了開發(fā)流程，使得開發(fā)者能夠更加專注于應(yīng)用層面的創(chuàng)新和優(yōu)化。隨著邊緣計(jì)算技術(shù)的進(jìn)步，顯示屏作為連接人與虛擬世界的核心界面，在智能化進(jìn)程中展現(xiàn)出巨大的潛力，它正逐步滲透進(jìn)智能家居領(lǐng)域，通過(guò)更加智能且個(gè)性化的互動(dòng)方式，豐富用戶體驗(yàn)。因此，PH1P35將成為智能家居系統(tǒng)中的重要組件。

FPGA與RISC-V架構(gòu)的結(jié)合為創(chuàng)新應(yīng)用開啟了一個(gè)新紀(jì)元，隨著邊緣計(jì)算、自動(dòng)駕駛、數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域的快速發(fā)展，對(duì)計(jì)算性能和靈活性的需求越來(lái)越高，F(xiàn)PGA融合RISC-V的架構(gòu)正好滿足了這些領(lǐng)域的需求，為它們提供了高效、靈活的計(jì)算平臺(tái)，為創(chuàng)新應(yīng)用的發(fā)展提供有力的支持。RISC-V與FPGA的融合產(chǎn)品將有望取代傳統(tǒng)方案，成為市場(chǎng)新選擇。

未來(lái)展望：安路堅(jiān)定看好RISC-V方向

展望未來(lái)，隨著“芯片本土化”戰(zhàn)略在全球范圍內(nèi)的深化，RISC-V 或?qū)⒊蔀槔^私有版權(quán)的處理器架構(gòu)之后的第三大主流計(jì)算架構(gòu)。安路科技將繼續(xù)在RISC-V架構(gòu)方面的研發(fā)投入，不斷豐富和完善相關(guān)產(chǎn)品線，提升產(chǎn)品的性能和競(jìng)爭(zhēng)力，為客戶提供更加優(yōu)質(zhì)的技術(shù)支持和服務(wù)。

此外，作為RISC-V產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的理事單位，安路科技將繼續(xù)在聯(lián)盟內(nèi)發(fā)揮積極作用，推動(dòng)RISC-V架構(gòu)在中國(guó)市場(chǎng)的應(yīng)用和推廣，同時(shí)，加強(qiáng)與國(guó)際同行的交流與合作，積極參與國(guó)際RISC-V基金會(huì)的各項(xiàng)活動(dòng)，共同推動(dòng)RISC-V架構(gòu)的全球化發(fā)展。

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