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智輅│RISC-V架构上车,中国汽车芯片产业能否走出围城?

作者:
汽车观察
2023/09/06
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对关键领域“卡脖子”的担忧、对自主可控的迫切需求,让中国半导体从业者时刻关注着芯片领域的一举一动,不愿错过任何“走出围城”的机会。在汽车产业,智能网联汽车对芯片的需求倍增,据统计,一个传统的汽车芯片用量需求大约是500-600颗,而智能网联汽车的绝对量在5000颗以上。

CPU是汽车产业发展的关键技术之一,其架构是芯片产业链和芯片生态的融合。然而,长期以来,占据世界芯片主要市场份额的CPU,只有X86和ARM两种架构。新型的开源精简指令架构RISC-V,为我国打破垄断、掌握芯片产业发展主动权提供了机遇。

近日,在第十九届中国汽车产业发展(泰达)国际论坛现场,中国工程院院士倪光南,清华大学集成电路学院副教授、博士生导师、上海清华国际创新中心副主任何虎,奇瑞汽车股份有限公司汽车工程技术研发总院智能车技术中心芯片规划总监郭宇辉,苏州国芯科技股份有限公司董事、总经理肖佐楠,智达诚远浩瀚创新研究院院长施舜尧和IAR中国区RISC-V生态总监张桂杰等多位来自学界和业界的大咖,共同探讨了开源RISC-V在中国汽车芯片产业的发展。

 

出货量将超800亿颗,RISC-V是什么?

 

RISC-V架构由美国加州大学伯克利分校计算机科学部门于2010年发布,中文名称为第五代精简指令集(Reduced Instruction Set Computing),是一种基于精简指令集原则的开源指令集架构,具有模块化、极简、可扩展性强的特点。

相比于X86架构、ARM架构,RISC-V架构还处在朝气蓬勃的青年时期。郭宇辉认为,作为比较新的指令集,RISC-V架构具备一定的优势。“有更先进的架构、有更广阔的应用、有更经济的成本、有更强的生命力”。

 

目前,已有多个国家把RISC-V作为发展的标准指令集,中国、印度、以色列、俄罗斯等国家在这期间成立了相关的产业联盟。截至今年6月,RISC-V基金会的成员已超过3600名,包括Google、英伟达等科技巨头。今年8月初,高通联合博世、英飞凌、恩智浦这四家头部汽车芯片厂,在德国成立了一家专门研发新一代RISC-V芯片的合资公司。

RISC-V正迅速在中国发展。截至2022年底,全球基于RISC-V的处理器超过100亿颗,其中超过50%的贡献来自中国。据RISC-V基金会发布的数据预测,到2025年RISC-V芯片出货量将突破800亿颗,增长速度远超原预计的600亿颗。

倪光南院士表示,“2023是RISC-V高性能大算力发展的元年,目前已有众多企业加入其中。建议我国抓住新一代信息技术发展机遇,面向未来主流CPU市场,聚焦开源RISC-V架构发展中国芯片产业。通过充分发挥我国举国体制和超大规模市场优势和人才优势,大力发展壮大RISC-V产业生态,增强RISC-V产业链、供应链的自主可控能力,加大对RISC-V开源社区的贡献,以增大社区话语权,最终使世界主流CPU市场形成X86、ARM和RISC-V三分天下的格局。”

何虎教授也提到:“算力决定了一个国家目前在国际上、科技上人工智能发展上最重要的基础。”目前GPU产业由英伟达、AMD、Intel等几大国际巨头把持,如果中国希望能进行全新的自主创新和发展,也应考虑一种开源的开放指令级架构往前发展,以突破当前国际巨头垄断的状况。

 

科技公司集中发力,RISC-V扮演怎样的角色?

 

RISC-V架构为各行业芯片带来了全新的设计理念,汽车芯片也是受惠于这种优势。施舜尧强调,尤其是在MCU(微型计算机)层面发展迅速。MCU采用了RISC-V的指令集设计,可以让芯片厂商非常快速的完成低门槛、低成本的芯片设计,并针对特定的应用场景进行定制化的指令集设计,具有很强的灵活性。据统计,从2020年至2030年,车载MCU的年复合增长率为9%。

在智能座舱方面,Google近期宣布从安卓15开始支持RISC-V,多家头部的芯片公司也已加入了芯片设计,这代表着RISC-V在下一代智能座舱的生态将很快建立起来。在智能驾驶方面,智能驾驶高算力的芯片采用RISC-V的指令集也可根据具体的场景定制和裁减,包括深度学习、神经网络等都可适应不同的AI算法,这在很大程度上提高了芯片的性能和效率,同时也降低成本,使AI的边缘计算更具竞争力。

 

目前,国内多家科技公司都在发力RISC-V。“国芯一直是致力于嵌入CPU的发展,特别是基于开源形成互补,推出了八大系列四十余款不同的CPU架构,其中包括RISC-V在工业、高性能计算不同的CPU。”苏州国芯科技股份有限公司董事、总经理肖佐楠也表示,基于头部企业需要进行了3009的开发,成为国芯第一款既满足辅助驾驶,又能满足跨域融合RISC-V MCU,今年或者明年初就会推出。

除了在MCU上的布局,国芯科技在音频降噪DSP,以及用于执行器的驱动、信号链、智能感知、加速传感器领域都做了产品布局。去年国芯科技产业化应用规模超过400万颗,在比亚迪、长安等十几家主要主机厂的几十个车型上实现产业化应用。

总部位于瑞典的上市公司IAR在推动RISC-V方面也做了努力。张桂杰介绍,成立40年以来,IAR一直专注于嵌入式开发工具的研发,在上海、深圳设有分公司。据IAR中国区RISC-V的生态总监张桂杰介绍,目前IAR已全面支持国际和国内主流的、基于RISC-V的车规级CPU的IP。其中,NA900是全球第一款通过了功能安全等级的一个RISC-V的车规级的CPU IP。

然而,机遇总是与挑战相伴,RISC-V在汽车领域的发展还需满足几个重要因素。首先RISC-V需要展示它有强的竞争力性能和能效,才能在汽车应用中获得采用。其次是安全性和可靠性,RISC-V需要满足行业非常严格的安全标准,说服汽车制造商从ARM转向RISC-V。

再者是强大的生态系统,才能提高RICS-V在汽车领域的采用度。最后是RICS-V的实施成本,虽然它具有开源特性,在许可成本上有优势,但在整车的量产过程中,开发、集成和支持遇到的量产问题,可能会导致未来投入成本较高。张桂杰认为,相比其他,生态的不健全是RISC-V当下面临的最大问题,而汽车行业又是一个强生态的行业。“为此,需要行业同仁共同努力,不断发展RISC-V的生态。”张桂杰称。

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