芯來科技：RISC-V 處理器 IP 家族再添高性能 [多核]新成員

芯來科技執(zhí)行總裁彭劍英

近日，在蘇州高新區(qū)舉辦的中國集成電路設(shè)計(jì)創(chuàng)新大會暨 IC 應(yīng)用博覽會（ICDIA 2021）上，芯來科技執(zhí)行總裁彭劍英帶來主題為《RISC-V 處理器 IP 家族再添高性能 [多核]新成員》的演講，以下為報(bào)告全文：

今天給大家要介紹的是芯來科技RISC-V處理器，重點(diǎn)介紹一下高性能多核的產(chǎn)品。我想RISC-V其實(shí)這兩年成為了一個(gè)熱門的話題。不管是因?yàn)槭谴笮蝿菀埠眠€是國產(chǎn)這種CPU的道路上探索了很多年，大家對RISC-V有很多的期待，RISC-V是目前國產(chǎn)CPU的歷史機(jī)遇，最早PC時(shí)代、移動(dòng)時(shí)代，不同時(shí)代成就了不同的處理器體系結(jié)構(gòu)或者說不同的架構(gòu)，其實(shí)作為一種軟硬件標(biāo)準(zhǔn)的接口并不是代表著處理器的實(shí)現(xiàn)。

一個(gè)處理器真正的實(shí)現(xiàn)真正的核心在這里，這兩個(gè)不同的概念?，F(xiàn)在因?yàn)?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/5G/">5G還有各種技術(shù)我們跨到AI時(shí)代，我們說在市場的機(jī)遇下面還有包括技術(shù)的機(jī)遇包括說我們可能大環(huán)境帶來政策的機(jī)遇，對RISC-V來講是一個(gè)全新的機(jī)會。

從應(yīng)用上來講新的時(shí)代其實(shí)各類的應(yīng)用特別是碎片化的物聯(lián)網(wǎng)包括加上各種AIOT，這些應(yīng)用多元化的，大家經(jīng)常在講應(yīng)用定義芯片或者說定制化。大家對芯片對處理器希望說能夠提供更多的靈活性還有敏捷的定制開發(fā)的一些因素。

當(dāng)然也是從技術(shù)上來講處理器把這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)開放出來也是成為芯片里面其實(shí)可能很多模塊最后一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的模塊化宣告開放。

因?yàn)楹芏嘟涌谏习ㄎ覀冎癢IFI、藍(lán)牙、USB這些所有的標(biāo)準(zhǔn)都是開放的標(biāo)準(zhǔn)，只要有核心技術(shù)的公司或者核心技術(shù)的產(chǎn)品可以做，其實(shí)處理器一直沒有，處理器成為所有領(lǐng)域最后一塊，RISC-V給大家?guī)淼耐黄瓢颜麄€(gè)架構(gòu)開放出來，這樣意味著有能力的公司能力的團(tuán)隊(duì)可以做，某種角度也是處理器里面的門檻。

這個(gè)是因?yàn)殚T檻的降低給我們帶來了真正做國產(chǎn)CPU歷史的絕佳機(jī)遇，CPU一定是軟件和硬件結(jié)合中心，任何一個(gè)CPU成功一定是生態(tài)，為什么X86成功，因?yàn)闇靥貭枺瑸槭裁碼rm成功，因?yàn)閷?biāo)生態(tài)伙伴，包括蘋果、高通整個(gè)一系列的公司成就了arm，對于RISC-V它的生產(chǎn)，我們做國產(chǎn)CPU我們參手了那么多年，真正的市場上，大家看商業(yè)IP整個(gè)市場的份額，國產(chǎn)CPU基本上為零的，為什么國產(chǎn)CPU那么難做，我們自己定一個(gè)不可以嗎？可以，為什么不能成功？剛剛講不能關(guān)起門來自己做自己的，自己建自己的生態(tài)，RISC-V把整個(gè)的開放標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合起來，結(jié)合生態(tài)的樸實(shí)，加上國產(chǎn)自主CPU的調(diào)和，CPU可以自己做。但它整個(gè)生態(tài)是全球所有的伙伴，所有的公司，所有的合作伙伴都在共同的推，這個(gè)是我們認(rèn)為RISC-V一定是我們目前的一次在做CPU來講最佳的機(jī)遇。

RISC-V是作為最年輕的處理器，還存在它的早期或者成長的初期，但是看到RISC-V的星星之火確實(shí)難，大家看到話題討論的熱度，是不是可以看到一些產(chǎn)品的發(fā)布，包括一些報(bào)道，預(yù)計(jì)2025年RISC-V芯片累計(jì)出貨量達(dá)到620億顆，而且會覆蓋所有的領(lǐng)域，包括說大家熟悉的5G通訊、IOT、AI、工業(yè)控制還有一些計(jì)算機(jī)。當(dāng)然可能目前來講代表性的安卓的市場對RISC-V來講還是早，這個(gè)是我們的判斷。但是我們在其他的領(lǐng)域占一些非安卓的生態(tài)都是我們RISC-V未來的機(jī)會。

但這里大家看到這個(gè)是目前整個(gè)RISC-V的生態(tài)，目前RISC-V的基金會是在中間，是維護(hù)整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的，以及它的兼容性包括你不斷演進(jìn)，保證兼容性。

下面的話一定是有硬件也就是所熟悉的處理加IP，大家看到會有不同的分類。這里大家會講RISC-V到底是開放還是開源，我們認(rèn)為是開放的，但不意味著是開源的，在硬件生態(tài)里面有三個(gè)圈或者三個(gè)框，會有開源的框大家做一些開源的內(nèi)核，用在商業(yè)用途還是什么。

這里藍(lán)色框出來我們公司成立之初做的一個(gè)開源的內(nèi)核。所以大家看到這個(gè)框里面至少除了我們的蜂鳥1203，之前都是國外的上傳的處理器內(nèi)核。其實(shí)我們當(dāng)時(shí)最早打破國內(nèi)的共享精神只下載不上傳，這個(gè)是第一次接觸RISC-V，在RISC-V里面做的生態(tài)，我們成立之后開始做我們自己商業(yè)的內(nèi)核，其實(shí)對于商業(yè)的公司來講希望CPU授權(quán)的費(fèi)用在一個(gè)產(chǎn)品里面占的很好的一部分，對于商業(yè)客戶來講它的期待比較成熟，驗(yàn)證充分的內(nèi)核，為什么要成立芯來成立商業(yè)的內(nèi)核。

比較小的框是大的公司可以自己自己用，上面的話就是軟件也是，軟件分為兩大類，開源的，所以大家看到先主流所有的基礎(chǔ)軟件工具鏈，包括很多的操作系統(tǒng)也都已經(jīng)支持RISC-V，開源的社區(qū)生態(tài)里面，當(dāng)然我們也是硬件IP大家需要精益求精，都需要質(zhì)量高，軟件也一樣，也會有商業(yè)軟件的公司，這里面的LOGO目前展示基本上沒有中國的LOGO，國內(nèi)軟件創(chuàng)業(yè)估計(jì)更艱難，軟件真的蠻難的，RISC-V軟件的生態(tài)里面主要還是國外的一些廠商。

比如說大家可能比較熟悉的像勞特巴赫這一類，當(dāng)然Ancrshock現(xiàn)在被西門子收購，它們是作為中立的軟件公司，它們會支持大部分不同的架構(gòu)的處理器，那現(xiàn)在包括RISC-V，那RISC-V也是他們業(yè)務(wù)上的一個(gè)突破，其實(shí)在業(yè)務(wù)線上基本上會比較平穩(wěn)，但RISC-V反而對他們來講未來一個(gè)巨大的增長的空間。

這里為什么把我們列出來，這是我們在整個(gè)RISC-V生態(tài)里面我們的一個(gè)位置，可能對于大部分人來講，我們芯來科技還是比較陌生，所以我這里會快速給大家介紹一下芯來科技，我們是成立于2018年6月份，今天還剛跟朋友開玩笑，講創(chuàng)業(yè)公司三年一條名，我們剛剛跨過第一條命，所以我們剛剛慶祝我們?nèi)苣?，現(xiàn)在剛好是我們第四年的開始。

我們當(dāng)時(shí)算是國內(nèi)個(gè)第一家專注做RISC-V處理器IP以及相應(yīng)解決方案的公司，那我們總部在上海，我們最大的研發(fā)中心在武漢，因?yàn)槲覀兊膱F(tuán)隊(duì)之前主要在做Erg處理器之類的一些背景，10年來一直做CPU，所以我們的目標(biāo)也是希望我們可以聚焦在RISC-V處理器IP的研發(fā)，賦能本土，RISC-V整個(gè)生態(tài)的發(fā)展，我們2018年開始從0研發(fā)，我們已經(jīng)自主研發(fā)了全系列IP的產(chǎn)品。

后面我可能會給大家看一下我們目前已經(jīng)有的產(chǎn)品的路線圖，我們也和本地的客戶，當(dāng)然現(xiàn)在也有少量的國際化的客戶，但主要的還是國內(nèi)的客戶，我們也希望說和國內(nèi)的客戶可以一起成長，這也是我們國內(nèi)本土我們本行業(yè)的黃金十年，除了商業(yè)的這些工作，我們也是在矢志不渝在推動(dòng)整個(gè)RISC-V在中國的落地生根，所以我們在跟高校合作，然后在整個(gè)生態(tài)社區(qū)包括一些課程，比賽，這是我們同步在做的一些事情。

重點(diǎn)可能給大家介紹一下我們目前芯來科技已有的產(chǎn)品，我們目前在第一個(gè)三年所完成的工作，我們從我們最早的200系列，就是二級的一個(gè)處理器，它屬于超低功耗的處理器，那基本上它的性能會對標(biāo)arm的M0+M3這一類，為什么說我們一個(gè)系列可以對標(biāo)人家好幾個(gè)型號，因?yàn)槲覀兯械奶幚砥鱅P都是可配置的，所以根據(jù)不同的配置選項(xiàng)可以差不多對標(biāo)arm類似的一些產(chǎn)品。

我們在成立的第一年，主要是在200系列以及我們200系列大投入上面的一些量產(chǎn)，之后我們往上就推出了300系列，300系列是三級流水，我們在200系列的基礎(chǔ)上增加了DSP單雙精度的服務(wù)點(diǎn)，這更進(jìn)一步的在嵌入式領(lǐng)域增強(qiáng)了運(yùn)算能力，所以基本上跟arm的Customization ?MCF、MCN3再一個(gè)檔。

當(dāng)然針對一些比如說8051的一些客戶，我們也往下有200系列，主要是面積，功耗上的一些縮小，當(dāng)然也意味著feature上的一些裁減，因?yàn)槲覀兤鋵?shí)做工程會知道PPA的一個(gè)參數(shù)絕對是一個(gè)trade ?off，你不可能因?yàn)樾阅芨叻炊愕膒ower會越小，其實(shí)蠻難的，這也是為什么我們從200開始往上升流水線，更高性能，然后往低主要是power做了100系列。

我們在2019年底，包括2020年初，我們推出了我們600系列，600系列會有三個(gè)級別，會有32位的，64位的和64位帶MMU，可以做AP的，所以600的話算是我們新來入門級的高性能的系列里面，它是一個(gè)六級流水，但是是一個(gè)單發(fā)射，所以在性能上，可能會是介于在M4和M7之間，如果它的AP的話，差不多和Core LockstepA5、A7超級小的AP在這個(gè)類型。

因?yàn)閍rm的話是M4以上的產(chǎn)品基本上都是雙發(fā)射，這就是為什么我們600系列跟arm數(shù)直接對標(biāo)的產(chǎn)品倒是不多，可能跟傳統(tǒng)Mips五級流水的話，是一個(gè)檔。

今天我重點(diǎn)給大家介紹的是我們的900系列，900系列是一個(gè)9級流水雙發(fā)射，剛剛有講就是會32位的版本和64位的版本，所以它單核的版本像32位N900的話，基本上和arm的M7在一個(gè)檔，那我們帶MMU的版本，UX900就和arm的A35和A53差不多在一個(gè)檔。

同時(shí)我們在這一系列最新推出我們的SMP的多和，所以有1-16核的配置，這邊大家可以看到，我最右邊可能有列可選特性，我們所有的內(nèi)核除了baseline的一些option，還會針對一些應(yīng)用場景會有特定的一些選項(xiàng)，比如說security，substantiality包括一些victor都會有額外的選項(xiàng)。

這里講今天重點(diǎn)講的900，這個(gè)是微架構(gòu)的框圖流水雙發(fā)射，這些主要是大家看到它的一些內(nèi)核的模塊，這些標(biāo)準(zhǔn)的沒有畫了，還有FKU、DFP。從大面上來看支持RV32或者RV6式的，IMAC、FDPV的制定基礎(chǔ)，其他的微架構(gòu)選項(xiàng)里面內(nèi)存的話我們支持實(shí)時(shí)響應(yīng)的IM、DM。如果有安全選項(xiàng)的話可以配置PKE等等，我們接口上面的非常的靈活，64-120位可配置的接口。整個(gè)調(diào)試也是標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)試。這里稍微給大家看一下我們微架構(gòu)圖，從0-N，配置的選項(xiàng)是1-16，也支持兩種模式，就是有實(shí)時(shí)的，兩種模式，1-16個(gè)處理器目前放在一個(gè)里面，可以獨(dú)立配置一些選項(xiàng)。

之間也支持可配置的SCU單元硬件維護(hù)開始的一致性。這些L1和L2都有配置選項(xiàng)。這個(gè)是我們的一個(gè)微擴(kuò)展的，我們支持最新的微擴(kuò)展的標(biāo)準(zhǔn)指令，支持除了正常的整形、浮點(diǎn)、單精度和半精度，F(xiàn)P16占到半精度內(nèi)，最大的寬度可配置128到51。另外我支持雙發(fā)射，在VPO里面支持三發(fā)射，一條VPO的指令再加上兩條的計(jì)算的運(yùn)算的指令。

除了900這些，我們企事業(yè)在一些垂直領(lǐng)域我們也有提供我們自己的解決方案，我們已經(jīng)有一些產(chǎn)品在導(dǎo)入。當(dāng)然離真正大家拿到認(rèn)證的我們還有一些路，主要是一些流程管理、驗(yàn)證策略和穩(wěn)當(dāng)上面，目前我們正在和德國一家認(rèn)證機(jī)構(gòu)正在做一個(gè)認(rèn)證，這個(gè)周期比較長，明天有汽車電子的專場，汽車專場周期很長的，目前計(jì)劃的話一年半的時(shí)間拿到一個(gè)證書。

其他物理安全之類的一些，最后快速的可以稍微介紹一下我們整個(gè)CPU或者SOC的解決方案，幫客戶省錢、省力、省時(shí)，以我們RISC-V處理IP為中心，我們盡量幫客戶提升周圍的IP，降低客戶的一次性的投入包括開發(fā)的時(shí)間，配套的整個(gè)SOC整個(gè)的IP驅(qū)動(dòng)以及相應(yīng)的SDK我們提供給客戶，可以快速幫助客戶做硬件的和軟件的。

我們UX600的一個(gè)實(shí)際案例，我們整個(gè)提供給客戶，客戶花了一周的時(shí)間，硬件和軟件就完成了。