關(guān)于高端RISC-V應(yīng)用處理器打造的三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)

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2022-08-24 14:01:14 0

近一兩年，憑借開(kāi)源、免費(fèi)、模塊化、可擴(kuò)展等優(yōu)勢(shì)，開(kāi)源指令集架構(gòu)RISC-V獲得了業(yè)界空前的支持，包括高通、Google、英偉達(dá)、三星、西部數(shù)據(jù)、賽昉科技、平頭哥、芯原微電子、兆易創(chuàng)新、愛(ài)普特?cái)?shù)百家企業(yè)均大力支持RISC-V生態(tài)建設(shè),推動(dòng)該架構(gòu)與X86架構(gòu)，ARM架構(gòu)三分天下。

據(jù)市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)Semico Research預(yù)測(cè)，到2025年，采用RISC-V架構(gòu)的芯片數(shù)量將增至624億顆，2018年至2025年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)146%。

中國(guó)工程院院士倪光南認(rèn)為，未來(lái)芯片發(fā)展，在芯片架構(gòu)方面也應(yīng)當(dāng)不受制于人，發(fā)展RISC-V開(kāi)源芯片架構(gòu)是一個(gè)機(jī)會(huì)，RISC-V完全開(kāi)源免費(fèi)，也非常適合中國(guó)超大規(guī)模的市場(chǎng)需求。中國(guó)有*上最多的芯片設(shè)計(jì)企業(yè)，中國(guó)的CPU應(yīng)用數(shù)量也是*上最大的。

基于近20年中國(guó)IC公司在設(shè)計(jì)上的積累，要設(shè)計(jì)出一款高性能的RISC-V處理器難度并不大，但是挑戰(zhàn)在于，如何讓你設(shè)計(jì)出的RISVC-V處理器被客戶認(rèn)可，快速用于其產(chǎn)品上，8月16日，我參加了躍昉科技（LeapFive）的 RISC－V 旗艦級(jí)SoC 應(yīng)用處理器產(chǎn)品NB2發(fā)布會(huì)，在這發(fā)布會(huì)上，中國(guó)電力科學(xué)院研究院以及物流企業(yè)代表都盛贊NB2 ，并已經(jīng)導(dǎo)入到其終端產(chǎn)品中，還有一些方案公司也對(duì)NB2大加稱(chēng)贊，比如優(yōu)聯(lián)天地（深圳）有限公司CEO葉航就很看好這款芯片在邊緣智能的應(yīng)用。

以下視頻來(lái)源于

張國(guó)斌

NB2有什么特點(diǎn)？據(jù)介紹NB2定位RISC-V應(yīng)用處理器，采用先進(jìn)的12nm工藝，面向邊緣計(jì)算、深度學(xué)習(xí)等高階邊緣側(cè)系統(tǒng)應(yīng)用。有別于市面上以MPW居多的中高端RISC-V處理器方案，NB2是目前*款Full Mask的RISC-V架構(gòu)高端應(yīng)用處理器。

NB2搭載了躍昉科技自研的四核64位RISC-V核心，主頻高達(dá)1.8GHz；外部存儲(chǔ)器支持DDR4/LPDDR4(x)，帶寬分別可達(dá)3200MT/s和4266MT/s；內(nèi)置多種硬件加速引擎，包括3D GPU、4TOPS算力NPU、獨(dú)立的圖像、音頻及數(shù)據(jù)處理引擎等；同時(shí)集成了各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)高中低速接口，如USB3.0/2.0，千兆以太網(wǎng)、SDIO4.0、LVDS/DSI、PDM、I2S/PCM、ADC、SPI、UART、I2C、PWM等；NB2符合工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，工作溫度范圍-40℃~85℃，封裝為FCBGA 19x19 mm/0.65pitch/728pin，典型功耗低至5W。

據(jù)躍昉科技CEO/CTO江朝暉博士介紹，躍昉科技成立于2020年，是一家聚焦研發(fā)基于RISC-V開(kāi)源指令集架構(gòu)SoC芯片產(chǎn)品的高科技公司，為何躍昉科技成立2年就能全球*可量產(chǎn)的基于RISC-V的工業(yè)級(jí)高性能邊緣應(yīng)用處理器？在與江博士以及躍昉科技工程VP袁博滸博士深入交流后，我總結(jié)有以下三點(diǎn)值得借鑒。

1、產(chǎn)品定義注重用戶調(diào)研

江朝暉博士在接受電子創(chuàng)新網(wǎng)等媒體專(zhuān)訪時(shí)表示：“我三四年前離開(kāi)谷歌回國(guó)的時(shí)候，當(dāng)時(shí)我的合伙人就跟我說(shuō)要科技報(bào)國(guó)就要做一些比較難的事情。當(dāng)時(shí)我覺(jué)得中國(guó)沒(méi)有自己的CPU架構(gòu)，因?yàn)槲覍?duì)中國(guó)市場(chǎng)還是比較了解的，之前我在谷歌是副總裁和CTO，所以當(dāng)時(shí)也常常圍繞著物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市這些解決方案，在中國(guó)跟很多產(chǎn)業(yè)交流。當(dāng)時(shí)也關(guān)注了*電網(wǎng)，看到特別是圍繞著工業(yè)的技術(shù)，中國(guó)沒(méi)有自己的核心技術(shù)；另外，大家談的IOT都是圍繞家電、家里面開(kāi)關(guān)窗簾，但是我在過(guò)去一直在搞網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心、安全，我看到全球所有的安全漏洞，最危險(xiǎn)的就是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)。所以我首先是想解決我們自己沒(méi)有CPU架構(gòu)的問(wèn)題；第二個(gè)解決工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)安全的問(wèn)題。這是當(dāng)時(shí)產(chǎn)品定義的背景。”

據(jù)江博士介紹，要發(fā)展新的CPU架構(gòu)，但是*可以選擇的就是RISC-V，此外，江博士還將RISC-V架構(gòu)引入中國(guó)，希望用它解決工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的問(wèn)題。當(dāng)時(shí)瞄準(zhǔn)的是電網(wǎng)應(yīng)用。

“2018年前我就拉著袁總?cè)フ译娍圃?。?dāng)時(shí)跟他們說(shuō)，我們*要自己有芯片，要自主可控。我跟他們提出RISC-V這個(gè)概念，說(shuō)可以給他們定制芯片，并圍繞著這個(gè)定制芯片做很多延伸?！彼貞浾f(shuō)，“*電網(wǎng)研究院的人聽(tīng)完*次沒(méi)太明白。但過(guò)了兩天就請(qǐng)我回去再講，那一次有電科院十幾個(gè)所的三四十人全部來(lái)聽(tīng)，聽(tīng)完就懂了，立刻就立項(xiàng)。我們當(dāng)時(shí)跟一百多個(gè)公司PK，要為*提供一個(gè)自主、可控的芯片?！?/span>

她還特別指出在CPU架構(gòu)方面，我們不應(yīng)該覺(jué)得RISC-V一定要代替ARM，或者一定要代替X86，因?yàn)檫@三個(gè)賽道是會(huì)同時(shí)并行的?！昂芏鄳?yīng)用已經(jīng)決定了它下面的架構(gòu)，例如在數(shù)據(jù)中心，大部分的很成熟的應(yīng)用，只能夠跑在X86，如果硬要遷移到RISC-V那是不可能的。不過(guò)我們可以做一些異構(gòu)芯片，在底層將一些不那么復(fù)雜的應(yīng)用遷移到RISC-V這個(gè)架構(gòu)里，我覺(jué)得這些都是未來(lái)可以通過(guò)RISC-V去考慮的。”她表示。

此外，她表示躍昉科技圍繞安全也做了很多創(chuàng)新，這些3年前的布局今天都是用戶關(guān)注的痛點(diǎn)。

而目一些本土IC公司的產(chǎn)品定義缺乏詳細(xì)的需求調(diào)研，只是跟蹤熱點(diǎn)，例如目前車(chē)規(guī)產(chǎn)品很熱于是都扎堆進(jìn)入車(chē)規(guī)市場(chǎng)，不考慮自己的強(qiáng)項(xiàng)和車(chē)規(guī)芯片的商業(yè)模式，這都是以后產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)的隱患。

2、從系統(tǒng)角度定義IC，不follow

袁博滸博士表示目前業(yè)界開(kāi)發(fā)RISC-V產(chǎn)品存在同質(zhì)化嚴(yán)重、工業(yè)市場(chǎng)支撐不足、應(yīng)用級(jí)軟件生態(tài)不健全、中長(zhǎng)期戰(zhàn)略定力缺乏等現(xiàn)象。

他表示針對(duì)這些短板，躍昉科技產(chǎn)品定義底層邏輯就是應(yīng)用為王，一般芯片都是圍繞差異化特性、供應(yīng)鏈安全和成本優(yōu)勢(shì)展開(kāi)的，但是針對(duì)應(yīng)用領(lǐng)域不同，芯片的特點(diǎn)稍有差異，如消費(fèi)類(lèi)看中的是成本優(yōu)勢(shì)，而工業(yè)類(lèi)產(chǎn)品要考慮是供應(yīng)鏈安全。

“芯片如何應(yīng)用落地？很重要的取決于和合作伙伴之間對(duì)系統(tǒng)的理解是否保持一致。研究所也有做芯片的為什么不能稱(chēng)之為產(chǎn)品？因?yàn)樗某霭l(fā)點(diǎn)是技術(shù)。我們知道哪些技術(shù)用在哪些領(lǐng)域，但我們還要了解系統(tǒng)是什么。我們等團(tuán)隊(duì)很多人是來(lái)自于系統(tǒng)公司的芯片子公司或部門(mén)。我們?cè)瓉?lái)做高端路由器交換芯片，從一開(kāi)始就要考慮設(shè)備系統(tǒng)的整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)情況，而不是只看單個(gè)芯片的單參數(shù)?！彼赋?，“我們制定芯片方案的時(shí)候，跳出了單個(gè)芯片的維度，有可能是在系統(tǒng)板卡上，我們會(huì)看板卡上用了什么芯片，怎么把系統(tǒng)優(yōu)化到用一顆芯片解決整個(gè)系統(tǒng)板卡的問(wèn)題，這樣整機(jī)的運(yùn)行條件等等都會(huì)發(fā)生巨大的變化，而不是這個(gè)系統(tǒng)用了A芯片，然后只把A芯片拿出來(lái)研究?！?/span>

江博士則表示躍昉科技是從如何解決問(wèn)題的角度來(lái)做產(chǎn)品的，“因?yàn)槲也涣?xí)慣人家在做什么就做什么，就等于我們永遠(yuǎn)在追，我覺(jué)得沒(méi)有這個(gè)必要，因?yàn)槊總€(gè)產(chǎn)品都有不同的解決方案，我們肯定可以做到最好，因?yàn)槲覀兛催^(guò)人家怎么解決，已經(jīng)有缺點(diǎn)，那為什么還要抄？那樣同樣的缺點(diǎn)還會(huì)在。”她強(qiáng)調(diào)。

3、芯片開(kāi)發(fā)配套要補(bǔ)齊

江博士指出RISC-V是全新的架構(gòu)，但只是一個(gè)CPU或者SoC，沒(méi)有操作系統(tǒng)，沒(méi)有軟件去支撐整個(gè)系統(tǒng)，也是等于沒(méi)用，相當(dāng)于X86沒(méi)有windows，它也跑不起來(lái)。所以我們從一開(kāi)始就有幾十人的團(tuán)隊(duì)，圍繞著RISC-V做操作系統(tǒng)和底層軟件。“很多人都很奇怪，你們不是一個(gè)芯片公司嗎？為什么做這么多事情？這是我們跟行業(yè)其他芯片公司不同的地方，也是為什么我們跟合作伙伴可以做多產(chǎn)品出來(lái)，因?yàn)槭且粋€(gè)端到端的架構(gòu)。如果我們有了芯片，沒(méi)有軟件作中間的支撐，去幫助合作伙伴將應(yīng)用跑起來(lái)，我們的芯片是沒(méi)用的，所以這是很大的區(qū)別?！彼忉屨f(shuō)?！澳銈円仓?，很多應(yīng)用是無(wú)法直接跑在linux上的，因?yàn)檫€有很多其它的底層依賴(lài)無(wú)法全都支持，所以將這些軟件全部遷移過(guò)來(lái)，然后上層的應(yīng)用就很開(kāi)心了，它不用改什么就可以正常工作了，所以這也是巨大的工作?！?/span>

當(dāng)然，有了上述三點(diǎn)還不夠，最根本的是要拿出過(guò)硬的產(chǎn)品來(lái)，看看NB2的指標(biāo)，無(wú)論是低功耗還是高溫表現(xiàn)都是很*的。

此外，NB2也有獨(dú)特的亮點(diǎn)，比如它集成偶Vision DSP，包含128 個(gè)MACs，2MB L2緩存，支持標(biāo)量/向量處理單元， CV運(yùn)算效能對(duì)比CPU 提高100倍以上該VSP最高支持4K@60fps 10bit H.264/H.265/JPEG解碼、4K@30fps 10bit H.264/H.265/JPEG編碼；此外，NB2內(nèi)置3D GPU，運(yùn)行頻率為850MHz，支持OpenGL ES3.2、OpenCL 2.2、Vulkan 1.1、OpenCV 4.1、OpenVX 1.2等豐富開(kāi)發(fā)資源。

袁博士表示NB2采用異構(gòu)架構(gòu)，支持異構(gòu)OS運(yùn)行環(huán)境，這樣的好處是NB2可以支持多操作系統(tǒng)，應(yīng)對(duì)各種需求。

袁博士表示在提供給客戶的產(chǎn)品上，躍昉科技提供三種產(chǎn)品形式，分別是NB2芯片，NB2核心板和NB2開(kāi)發(fā)板，客戶可以根據(jù)自己的需求和開(kāi)發(fā)能力選擇。

江朝暉表示目前看RISC-V現(xiàn)在就差不多是10年前的ARM，但RISC-V比ARM好一點(diǎn)，因?yàn)镽ISC-V生態(tài)得到全球支持，另外，*也很重視RISC-V。

所以，這應(yīng)該是RISC-V發(fā)展的最好時(shí)代，大家說(shuō)呢？

為本土高端RISC-V處理器點(diǎn)贊！

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