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开源指令集RISC-V更适用于物联网?

发布时间:2019-05-02 06:09 来源:未知 编辑:admin

  在成立大会上,上海市经济和信息化委员会副主任傅新华表示,上海作为国内集成电路产业起步早、产业集中、产业链完整、综合技术水平zui高的地区,历来高度重视集成电路产业的发展,始终将发展集成电路产业作为科创中心建设的重要支撑点,作为承接制造强国战略的重要突破口。

  RISC-V作为全球半导体产业的新焦点,并由于其完全开源,设计简单,易于移植Unix系统,模块化设计,完整工具链,同时有大量的开源实现和流片案例,使得其在ARM和X86架构难以获得授权的情况下,获得众多地区的青睐。

  先了解一下什么是RISC-V指令集,相比Arm和Intel X86,RISC-V有哪些自己的优势。

  微处理器指令集架构(ISA)是沟通软硬件运算之间的桥梁,是处理器的灵魂,它包括复杂指令集运算(CISC)、精简指令集运算(RISC)、显式并行指令集运算(EPIC)和超长指令字指令集运算(VLIW)四个种类。

  自RlSC-V 2010年在伯克利大学诞生以来,业界出现多的一个声音就是,RISC-V可能改变现有的由Arm和Intel X86主导的处理器架构竞争格局,尤其将会对Arm在消费类、IOT等嵌入式市场造成冲击。今年6月,Arm还建立专门的站点RISC-V从“成本、生态系统、碎片化风险、安全性和设计保证”五个方面进行攻击,彰显出Arm对RISC-V这个潜在对手的高度重视。

  CPU是信息产业的基础,而指令集架构(ISA)则是处理器芯片的基础。目前,在服务器和PC机领域的处理器芯片几乎全部被X86架构(美国Intel公司)统治,以智能机和终端设备为代表的移动领域的处理器芯片(CPU)则几乎全部由ARM构架(日本ARM公司)垄断。

  相比于这些主流架构严格的授权使用机制,2010年由加州大学伯克利分校牵头创立的新型指令集RISC-V则完全不同,其创立之初就确定走开放、共享、安全的道路。

  全世界任何公司、研究机构与个人都可以自由地开发和销售兼容RISC-V指令集架构的处理器,并可灵活地修改以增加新的功能,无须支付指令集授权费用;还可通过RISC-V基金会参与指令集规范的演进,无须担心传统的指令集私有的方式所带来的不可控、不安全等弊端。

  同时,随着RISC-V生态逐渐成熟,使用RISC-V架构的芯片开发成本也会逐步降低。正如同x86的盛行是由于PC的发展,而ARM的普及得益于移动终端的爆发,应用场景的落地对于架构的发展也是至关重要。

  而RISC-V拥有精简、低功耗、模块化、可扩展等技术优势,尤为适合物联网等嵌入式应用以及需要定制化的场景。

  物联网碎片化、可定制的需求与RISC-V开源开放、可模块化可扩展、简洁的特性切合,而智能化高性能计算对异构系统的需求与RISC-V的特性高度匹配,极大促进了RISC-V架构的发展。RISC-V能够为物联网行业带来显著的灵活性和成本优势,同时也能够推动异构计算系统的迅速发展。

  RISC-V架构使其可以根据实际应用对指令集进行扩展和裁剪,在不用花费高额授权费用的情况下针对具体情况实现处理器内核,因此得到了业界主要科技公司的拥戴,包括 Google、特斯拉、三星、高通等科技公司已加入RISC-V 阵营,围绕着RISC-V的生态迅速成长。

  RISC-V生态体系正在全球范围内快速崛起,成为半导体产业及物联网、边缘计算等新兴应用领域的重要创新焦点。

  2015年非盈利性组织RISC-V基金会(RISC-V Foundation)成立,至今已经有150多个企业或单位加入,包括Google、华为、英伟达、高通、麻省理工学院、普林顿大学、印度理工学院、中科院计算所等。

  围绕RISC-V指令集标准开发IP核、芯片、系统、软件等,一个新的生态和产业链正在蓬勃发展。美国国防研究计划局(DARPA, Defense Advanced Research Projects Agency)已连续多年通过专项方式支持RISC-V指令集的研究和实用化。

  我国RISC-V还在起步阶段,上海是国内*明确支持RISC-V的地区。今年7月份,上海市经济信息化委发布了《上海市经济信息化委关于开展2018年度第二批上海市软件和集成电路产业发展专项资金(集成电路和电子信息制造领域)项目申报工作的通知》,明确支持RISC-V相关设计和开发的企业。这对于RISC-V指令集在中国的发展起到了非常重要的推动作用,也让中国在这一领域从一开始就与国际先进水平并行前进。

  以下摘抄自《通知》的附件《2018年第二批上海市软件和集成电路产业发展专项资金(集成电路和电子信息制造领域部分)项目指南》:

  基于RISC-V指令集架构的处理器芯片方向。支持基于RISC-V指令集架构、32位及以上的处理器芯片的研发及产业化,内核需拥有自主知识产权。

  方向一:面向物联网和工控应用领域,具有优异的性能、功耗、面积等指标,优先支持有明确用户合作协议的项目。项目执行期内累计销售收入不低于2000 万元。

  方向二:面向智能终端应用领域,主频不低于1GHz,性能不低于1.5 DMIPS/MHz,支持双精度浮点运算,支持主流操作系统、多核技术及缓存一致性。项目执行期内累计销售收入不低于 1000 万元。

  而此次中国RISC-V产业联盟的成立,在于集聚和整合国内RISC-V创新力量,助推RISC-V产业生态的建设,提升中国企业在RISC-V 指令集创新、标准制定中的影响力;同时,加快RISC-V 的市场推广和产业化应用,助力形成有效的产学研合作机制、共性技术协作开发机制、知识产权合作机制等长效机制,提升产业核心竞争力。

  中国RISC-V产业联盟由国内外RISC-V领域重点企业、研究机构、和行业协会发起成立,芯原控股公司担任联盟首任理事长单位,目前已有五十余家RISC-V领域相关企业以及十余家大学和研究机构加入,涉及了众多IP设计服务、芯片、软件、系统应用领域。

  中国RISC-V产业联盟将致力于解决中国RISC-V领域共同面对的关键问题,建立中国国产自主、可控、安全的RISC-V异构计算平台,促进形成贯穿IP 核、芯片、软件、系统、应用等环节的RISC-V 产业生态链。

  中国半导体产业的现状是发展极不均衡,SoC芯片的设计能力很强,但上游的基础IP以及下游的工艺都非常薄弱。IP行业资金投入需求并不高,但技术壁垒高、回报周期长,同时又因为处于行业的上游,因此得不到相应的重视。

  芯来科技执行官胡振波在中国RISC-V联盟大会上分析了RISC-V对于本土半导体产业的意义。他表示,AIoT发展带来了多样化和海量化的芯片需求,后摩尔定律时代的到来激发了差异化设计和软硬件架构创新的动力。RISC-V得益于其开放的生态、良好的技术基础以及可扩展性等优点,很好的顺应了这个趋势,其诞生和壮大是时代发展的必然。

  他说,中国大陆本土芯片产业存在着中间强(应用型SoC芯片能力强)、两头弱(IP端和制造端基础薄弱)的特点;通过RISC-V补足本土在处理器IP端的短板,能够帮助本土完善自主可控的产业生态,实现更多技术创新和差异化,对于本土半导体产业意义巨大。

  由此看来,中国拥抱RISC-V标准,有助于实现CPU在民用领域尤其是新兴领域的自主、可控、繁荣。RISC-V给中国产业带来的大机遇是一个与全球一致的起跑线,只有建立中国国产自主、可控、安全的异构运算平台,才能在新的技术变革中实现产业的全面跃升。

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