《电子技术应用》
您所在的位置:首页 > 模拟设计 > 业界动态 > 既有X86与ARM,为何RISC-V还能受汽车青睐?

既有X86与ARM,为何RISC-V还能受汽车青睐?

2022-09-23
来源:半导体产业纵横
关键词: X86 ARM RISC-V

在软件圈有一个梗:十年的老代码,你敢动?

这个故事具体情形是:当新入职的同事被告知维护老产品时,看着代码包就像是在雾里看花,当他去问资历更老的同事就会发现,几经轮回已经没有人懂具体逻辑是什么样的,原作者也不知道已经跳了几家公司,于是他没有办法,只能在外边包一层,交付新功能。

这,就是历史的包袱。

RISC-V的优势就在于,作为后起之秀,它灵活、精简、开发成本也更低。

现在的汽车,作为“轮子上的计算机”,它需要囊括的已不只是被动安全,信息娱乐已经成为汽车制造的新需求,软件定义汽车已是它的新方向。

通过对比X86ARM与RISC-V的应用区别,就可以很清楚的知道为什么在汽车板块RISC-V捷足先登。

X86、ARM、RISC-V指标对比

从三者的功耗和应用来看可以发现,X86更适合PC端的高性能计算,功耗最高;ARM适用于移动通讯领域,扩展性不及X86但能耗居中,RISC-V多用于智能穿戴设备,指令精简,且没有历史包袱,这意味着它具有最小的能耗。我们知道汽车没有电源,但是车上的电控系统、传感器等众多设备都是电老虎,搭载智能驾驶依然会消耗大量电能,所以RISC-V的低功耗是一个亮点,RISC-V避开了计算机架构几十年来发展的弯路,架构短小精悍,模块之间可以做到兼容,使得开发成本也更低。

RISC-V开源的优点众所周知,一方面它可以灵活地扩展指令集,与自动驾驶场景需求碎片化、可定制化的特性十分契合,而x86、ARM等架构的知识产权都属于某个特定的外国公司,无法在指令集架构上按自己的想法做修改和扩展;另一方面,由于ARM、Synopsys、Cadence 等海外公司占据了绝大多数IP专利,开源的RISC-V不会受到IP断供的风险。自动驾驶的新与RISC-V的新刚好契合。

另外汽车市场的一大难点在于各种严苛的认证。如今已有RISC-V的安全IP领先一步,通过车规认证,其RISC-V内核已经可以达到车用的高性能要求。比如:Rambus的硬件信任根IP RT-645就已经通过了ASIL-D的认证;晶心科技当前已经推出的汽车功能安全IP核—N25F-SE,也即将通过ISO 26262 ASIL-B认证。

如今有了RISC-V的加持,软件定义汽车的步伐正在加快。

RISC-V在汽车中的应用

汽车芯片的控制类芯片主要包括MCU和AI芯片,AI芯片通常要求较高的处理性能,边缘应用则需要低功耗、小尺寸的MCU,而RISC-V刚好是一种适合通用MCU和特定领域专用加速器 (例如AI)的ISA。

MCU芯片

MCU作为嵌入式系统和运动控制器的核心,提供应用控制层,执行总线通信协议,并提供用户接口。然而,MCU 芯片的发展需要 IP 授权,中国在独立可控的MCU开发之路上尝试多年,但在架构方面仍然受制于人,要知道ARM授权费用高昂,Arm的License Fee能占到芯片售价的2%-15%,按照50%毛利率来算,能占芯片成本的4%-30%。RISC-V的出现燃起了国产MCU的新希望。

采用RISC-V指令集设计的MCU可让芯片厂商/开发者快速完成低门槛、低成本的芯片设计,并可针对特定应用场景进行定制化指令设计,具有很强的灵活性,另外RISC-V也被认为是长产品寿命的良好平台,可以说RISC-V与MCU是完美结合。

AI芯片

在智能汽车领域, AI 芯片的应用发展已有些时日。“算力越高,车越智能”已成为众多车企都在喊的口号。

汽车在人机交互、视觉处理、智能决策等众多情境下,需要处理大量图片、视频等非结构化数据,对车载算力提出了更高的要求,这时或许会有人拿RISC-V与X86作比较,RISC-V确实精简,不过也可能有人提出疑问:它没有X86稳定的高性能计算能力,面对智能汽车的需求,如何独当一面?

从现实出发,以自动驾驶为例:如今的自动驾驶还主要集中在L2级别,各家企业和新车拼算力,拼的不是当前的“自动驾驶辅助”水平,而是未来几年的“自动驾驶辅助”水平。使用高算力的芯片,相当于在车里预埋了一种能力,以后可以不断的解锁这种能力。一个高性能的芯片,不是现在的刚需,它是未来的一种刚需。要知道,向高性能发展也是RISC-V发展的必然趋势,巧就巧在,RISC-V与智能汽车同属新赛道,AI芯片与智能汽车也在互相推动。

RISC-V在汽车应用中的掣肘

软件生态缺失叠加汽车产业“念旧”,加大RISC-V上车阻力。

虽然我们谈到的是软件定义汽车,但软件支持恰恰是RISC-V的短板,没有软件生态,基于RISC-V实现的芯片无论在任何领域都无用武之地,加之汽车行业对安全性的要求非常高,这也使汽车产业不太喜欢新东西,除了软件生态的劣势,相关的编译器、开发工具以及其它生态要素也还在发展,使得RISC-V上车,比国产厂商借助ARM上车的阻力更大。

RISC-V相关企业不能总是想搭便车,而不主动投入到生态的建设。那么,在汽车领域其实也是一样,在RISC-V刚兴起的这个阶段,在理念问题、投入问题以及商业利益回报问题下,谁来构建适合于RISC-V的上层软件,如何让RISC-V的灵活性在汽车领域得到最充分的释放就尤为重要。

针对当下迅速发展的智能汽车,中国工程院的倪光南院士也表示,RISC-V能很好地满足“需求定义软件、软件定义硬件”的时代需求,是智能汽车芯片设计的理想选择。

RISC-V已“上车”

2020年4月,半导体解决方案的主要供应商瑞萨电子公司和SiFive达成合作,共同开发面向汽车应用的下一代高端RISC-V解决方案。

随之,在2020年末,瑞萨借助日本半导体公司NSITEXE推出了集成RISC-V协处理器的汽车MCU RH850/U2B。主要用于混合动力 ICE 和 xEV 牵引逆变器、高端区域控制、连接网关和车辆运动等相关应用。

今年年初,英特尔在CES 2022上推出了专为自动驾驶打造的Eye Q Ultra系统集成芯片,但要注意的是,Mobileye EyeQ Ultra 不包含任何x86内核,而是具有12个RISC-V 内核、Arm GPU和DSP。

最近,SiFive宣布推出三款车规级内核:E6-A、X280-A和S7-A解决方案,以满足当前和未来应用的关键需求,如信息娱乐、驾驶舱、互联性、ADAS和电气化。

RISC-V与中国的天时地利与人和

天时

在现局面的半导体发展格局下,ARM、X86架构生态壁垒砌的高而结实,市场份额也被瓜分了80%以上,中国在原路径发展已被紧紧的卡着脖子,因此当RISC-V出现时,一下子就火了起来。RISC-V适合产业的发展,更适合中国市场。在5G、物联网、汽车等应用多点开花之际,RISC-V的出现正是中国大放异彩之际。

地利

我们应该高度重视RISC-V这个指令集,国家从整体布局和顶层设计上,要继续加强政策支持,有步骤、分阶段地落实推进。早在2018年7月,上海经信委就出台了国内首个支持 RISC-V 的政策。2020年9月,中国又开放原子开源基金会,首次对外公开其组织架构、使命、愿景与价值观。

如今,中科院计算所、华为、阿里等在内的 20 多个国内企事业单位,都加入了 RISC-V 基金会。伯克利、清华两所高校还在深圳成立了 RIOS 实验室,以扶持 RISC-V 软件生态。

在这样一个大环境下,“十四五”鼓励企业开源,并从底层基础设施方面进行了规划——纲要明确指出应完善开源知识产权和法律体系,这足以说明开源是大势所趋,也为RISC-V的生态发展嫁接了桥梁。

人和

RISC-V是国内 芯片实现自主可控的好机会,国内企业也在加紧多点布局。近年来国产RISC-V商业化产品不断落地,平头哥、华米、兆易创新等企业已发布了可商用化产品。其中兆易创新和芯来科技更是开创了IP核供应商与设计企业联手先例。

在RISC-V“上车”的规划和部署,本土公司也已有一些商业化成果。如2020年景略半导体推出的BlueWhale芯片架构上,就采用RISC-V架构,景略半导体成为行业首个应用RISC-V内核的L2/L2+ Switch的芯片厂商,具有强大的可扩展性和可配置性的芯片架构,能够助力未来快速推出满足不同市场需求的产品。

2021年,凌思微电子也推出基于RISC-V架构的车规级无线MCU产品系列,凌思微车规级MCU主要应用于车身控制,即时通信,车载娱乐方面,目前跟小米的项目合作稳步进行中,与整车厂商的合作项目正在推进。

倪光南院士也曾提出建议,我国应抓住新一代信息技术发展机遇,聚焦开源RISC-V架构发展中国汽车芯片产业,我国举国体制和超大规模市场优势、人才优势,有助于大力发展壮大我国RISC-V产业生态。



更多信息可以来这里获取==>>电子技术应用-AET<<

本站内容除特别声明的原创文章之外,转载内容只为传递更多信息,并不代表本网站赞同其观点。转载的所有的文章、图片、音/视频文件等资料的版权归版权所有权人所有。本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如涉及作品内容、版权和其它问题,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以便迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。联系电话:010-82306116;邮箱:aet@chinaaet.com。