芯耀
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作者 | 方文三
目前，汽車架構(gòu)呈現(xiàn)出高度碎片化的特征，存在多種不同的指令架構(gòu)層級(jí)。隨著軟件定義汽車時(shí)代的到來(lái)，這種碎片化架構(gòu)將給處理帶來(lái)挑戰(zhàn)。因此，未來(lái)的架構(gòu)預(yù)計(jì)將朝著更為簡(jiǎn)潔的方向發(fā)展。
英飛凌成首個(gè)推出汽車級(jí)RISC-V?MCU的廠商
3月，英飛凌宣布，計(jì)劃在未來(lái)幾年推出基于RISC-V的全新汽車微控制器，引領(lǐng)RISC-V技術(shù)在汽車行業(yè)的應(yīng)用。
具體而言，這個(gè)新系列將被納入英飛凌的汽車MCU品牌AURIX，從而擴(kuò)展公司目前基于TriCore（AURIX TC系列）和Arm（TRAVEO系列、PSOC系列）的汽車MCU產(chǎn)品組合。
新的AURIX系列將覆蓋從入門(mén)級(jí)MCU到高性能MCU的廣泛汽車應(yīng)用，其范圍將超越市場(chǎng)上現(xiàn)有的產(chǎn)品。
英飛凌持續(xù)與半導(dǎo)體行業(yè)的領(lǐng)先企業(yè)通過(guò)合資企業(yè)Quintauris合作，致力于加速基于RISC-V的產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
迄今為止，英飛凌成為首個(gè)宣布推出汽車級(jí)RISC-V?MCU系列的半導(dǎo)體供應(yīng)商。
多數(shù)西方MCU供應(yīng)商并不傾向于將其決策與中國(guó)RISC-V熱潮的持續(xù)升溫直接關(guān)聯(lián)。
英飛凌堅(jiān)持表示，其選擇RISC-V的原因在于客戶在構(gòu)建軟件定義汽車時(shí)提出了這一需求，這一需求是[與地理位置無(wú)關(guān)]的。
Yole Group的計(jì)算與軟件領(lǐng)域首席分析師Tom Hackenberg指出，即便是西方的MCU領(lǐng)導(dǎo)廠商，也無(wú)法忽視中國(guó)市場(chǎng)對(duì)RISC-V生態(tài)系統(tǒng)日益增長(zhǎng)的需求——被排除在外的代價(jià)過(guò)于高昂。
中國(guó)推廣RISC-V的動(dòng)機(jī)非常明確：旨在構(gòu)建一個(gè)更少依賴西方技術(shù)供應(yīng)商的自主生態(tài)系統(tǒng)。
國(guó)內(nèi)眾多廠商已加入[RISC-V上車]行列
2024年9月，長(zhǎng)城汽車成功點(diǎn)亮了基于RISC-V架構(gòu)的車規(guī)級(jí)MCU芯片紫荊M100，該芯片的研發(fā)始于2023年。
該芯片具備顯著的產(chǎn)品特性，包括高計(jì)算能力、模塊化設(shè)計(jì)、內(nèi)核可重構(gòu)性以及四級(jí)流水線設(shè)計(jì)，在處理速度、耗時(shí)優(yōu)化以及未來(lái)升級(jí)擴(kuò)展方面表現(xiàn)出色。
其增強(qiáng)型ESD功能滿足了冬季和越野環(huán)境下對(duì)靜電的增強(qiáng)要求，性能提升了38%。
今年，搭載M100芯片的首批車輛預(yù)計(jì)將于三季度開(kāi)始量產(chǎn)，預(yù)計(jì)在五年內(nèi)將有250萬(wàn)輛車輛裝配該芯片；
同時(shí)紫荊半導(dǎo)體也已啟動(dòng)了ASIL-D安全等級(jí)的域控制器芯片的自主研發(fā)工作。
同樣在2024年，東風(fēng)汽車于11月發(fā)布了高性能車規(guī)級(jí)MCU芯片——DF30。
該車規(guī)級(jí)MCU采用RISC-V架構(gòu)，并使用了芯來(lái)NA900系列的處理器IP。它采用多核架構(gòu)，主頻最高可達(dá)350MHz；
采用國(guó)內(nèi)40nm車規(guī)工藝開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了全流程國(guó)內(nèi)閉環(huán)，功能安全等級(jí)達(dá)到ASIL-D。
值得注意的是，芯來(lái)的NA900車規(guī)級(jí)處理器是全球首個(gè)通過(guò)ISO26262 ASIL-D產(chǎn)品認(rèn)證的RISC-V CPU IP。
國(guó)芯科技在最近的投資者活動(dòng)中透露，2025年已經(jīng)啟動(dòng)了首顆基于RISC-V架構(gòu)的高性能車規(guī)MCU芯片CCFC3009PT的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)工作。
作為RISC-V基金會(huì)的早期成員，晶心科技的RISC-V開(kāi)發(fā)工具和編譯器已接近ARM商用水平，并支持車規(guī)級(jí)功能安全標(biāo)準(zhǔn)（如ISO 26262），適合于需要高可靠性的自動(dòng)駕駛芯片設(shè)計(jì)。
目前，晶心科技已與多家汽車制造商合作開(kāi)發(fā)定制化處理器，特別是在AI推理和實(shí)時(shí)控制領(lǐng)域。
RISC-V被選為汽車芯片首選優(yōu)勢(shì)明顯
汽車芯片的自主可控需求日益迫切。
RISC-V的開(kāi)源特性為汽車產(chǎn)業(yè)鏈提供了更大的安心感。
鑒于目前汽車芯片領(lǐng)域，尤其是計(jì)算與控制芯片，對(duì)Arm架構(gòu)的依賴性極高，而全球智能座艙和智能駕駛芯片市場(chǎng)中，超過(guò)80%采用Arm架構(gòu)。
RISC-V憑借其開(kāi)源特性，降低了技術(shù)應(yīng)用的門(mén)檻，從而促進(jìn)了芯片國(guó)產(chǎn)化的進(jìn)程。
隨著汽車的電動(dòng)化與智能化趨勢(shì)，RISC-V的靈活定制能力得到了更廣闊的應(yīng)用空間。
在電動(dòng)智能汽車的發(fā)展過(guò)程中，汽車架構(gòu)呈現(xiàn)出高度碎片化的特征，存在多種指令架構(gòu)層級(jí)。
RISC-V的核心優(yōu)勢(shì)在于，無(wú)論采用何種性能的處理器，從MCU到CPU再到AI處理器，其編程方法和工具鏈均保持一致。
這表明，熟悉MCU的開(kāi)發(fā)者也能輕松轉(zhuǎn)向CPU相關(guān)的軟件開(kāi)發(fā)工作，從而顯著提升了軟件的復(fù)用性。
對(duì)于汽車制造商而言，若其整車架構(gòu)全面采用RISC-V技術(shù)，將實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈的高度透明化，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)、升級(jí)等環(huán)節(jié)帶來(lái)極大的便利。
RISC-V面臨種類和生態(tài)不完善等挑戰(zhàn)
在產(chǎn)品層面，我國(guó)基于RISC-V內(nèi)核的汽車芯片產(chǎn)品種類尚不完善，無(wú)法滿足全方位的應(yīng)用需求。
我國(guó)基于RISC-V的汽車芯片產(chǎn)品數(shù)量有限，主要集中在中低計(jì)算能力的應(yīng)用場(chǎng)景，難以滿足高性能計(jì)算、智能駕駛等復(fù)雜需求，且尚未形成規(guī)模化的產(chǎn)品線以應(yīng)對(duì)各種應(yīng)用場(chǎng)景。
從IP提供商的角度來(lái)看，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上可供選擇的RISC-V IP數(shù)量較少，且周邊IP配套不完整，這給基于RISC-V的汽車芯片設(shè)計(jì)帶來(lái)了挑戰(zhàn)。
相比之下，ARM架構(gòu)高度成熟，從入門(mén)級(jí)低計(jì)算能力芯片到服務(wù)器、AI應(yīng)用的高計(jì)算能力芯片均有全面布局，年出貨量約為300億顆，擁有超過(guò)2000萬(wàn)名開(kāi)發(fā)者。
這不僅為下游企業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)提供了更多的靈活性，還顯著降低了開(kāi)發(fā)和市場(chǎng)化的成本。
在應(yīng)用層面，工具鏈的適配尚不完善，開(kāi)發(fā)軟件和應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)尚未成熟，這進(jìn)一步增加了RISC-V芯片在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用難度。
在智能駕駛、智能座艙的操作系統(tǒng)領(lǐng)域，RISC-V與主流操作系統(tǒng)的適配難度較大。
歷史上，微軟Windows與英特爾X86架構(gòu)（Wintel聯(lián)盟）、ARM與谷歌安卓（AA聯(lián)盟）均耗時(shí)數(shù)十年才達(dá)到高效適配。
RISC-V要實(shí)現(xiàn)與Linux、鴻蒙、安卓等主流操作系統(tǒng)的高效移植，面臨移植代碼量大、設(shè)計(jì)模塊眾多、架構(gòu)及優(yōu)化難度高等挑戰(zhàn)，短期內(nèi)難以形成商業(yè)化的閉環(huán)。
盡管RISC-V技術(shù)在汽車行業(yè)的應(yīng)用目前尚處于起步階段，但預(yù)計(jì)在未來(lái)五到十年內(nèi)，其大規(guī)模應(yīng)用將逐漸成為現(xiàn)實(shí)。
結(jié)尾：
在智能化和電動(dòng)化迅猛發(fā)展的背景下，汽車芯片正成為全球產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的核心領(lǐng)域。
面對(duì)日益增長(zhǎng)的高計(jì)算能力需求和技術(shù)封鎖的加劇，RISC-V作為一種開(kāi)源架構(gòu)，憑借其靈活性和可定制化的優(yōu)勢(shì)，被寄予厚望，有望成為推動(dòng)汽車芯片自主化發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力。
部分資料參考：半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫：《RISC-V，加速上車》，電動(dòng)汽車百人會(huì)：《破解汽車芯片瓶頸，RISC-V的機(jī)遇與挑戰(zhàn)》，電子發(fā)燒友網(wǎng)：《汽車級(jí)RISC-V MCU引爆市場(chǎng)！頭部企業(yè)入局，市場(chǎng)加速洗牌》，蓋世汽車社區(qū)：《SiFive：RISC-V——塑造汽車行業(yè)的未來(lái)》，電子工程專輯：《RISC-V市場(chǎng)：高性能浪潮下的迅猛發(fā)展新紀(jì)元》
