緊跟技術(shù)迭代趨勢 芯聯(lián)芯助力中國半導體行業(yè)發(fā)展

全球“缺芯”風(fēng)波正愈演愈烈。今年年初，全球汽車(chē)行業(yè)、手機行業(yè)，乃至最近家電行業(yè)的缺芯潮，既讓大眾、福特、本田、戴姆勒等全球知名車(chē)企部分車(chē)型生產(chǎn)線(xiàn)已經(jīng)或面臨停產(chǎn)，也讓想購買(mǎi)汽車(chē)、手機、家電的消費者第一次近距離感受到，芯片對人類(lèi)日常生活的影響如此之大。

得芯片者得天下市場(chǎng)，對于當今全球科技化，芯片的重要性不言而喻，芯片之于電子設備，就如發(fā)動(dòng)機之于汽車(chē)，芯片在電子產(chǎn)品中占據著(zhù)核心位置，因此半導體芯片被喻為國家的“工業(yè)糧食”、信息時(shí)代的“基石”，一直是世界各國競相角逐的一個(gè)戰略制高點(diǎn)，為搶占經(jīng)濟、軍事、安全、科研等領(lǐng)域的全方位優(yōu)勢，各國紛紛采取一系列重大舉措加速半導體產(chǎn)業(yè)的創(chuàng )新節奏，例如近日歐盟、韓國、美國等國家與地區便相繼出臺芯片產(chǎn)業(yè)激勵政策，以緩解缺芯潮的問(wèn)題。

芯片的誕生，主要分為設計和制造兩個(gè)環(huán)節，其中芯片設計尤為關(guān)鍵。談?wù)撔酒O計，我們需要知道CPU、GPU、微架構和指令集等基礎概念。CPU的含義，亦即中央處理器，是負責計算機主要運算任務(wù)的組件，功能就像人的大腦心臟。CPU執行在計算任務(wù)時(shí)都需要遵從一定的規范，程序在被執行前都需要先翻譯為CPU可以理解的語(yǔ)言。

這種語(yǔ)言，被稱(chēng)為指令集（ISA，Instruction Set Architecture）。程序被按照某種指令集的規范翻譯為CPU可識別的底層代碼的過(guò)程叫做編譯（compile），像x86、ARM 、MIPS等都是指令集的代號。同時(shí)指令集可以被擴展，廠(chǎng)商開(kāi)發(fā)兼容某種指令集的CPU需要指令集專(zhuān)利持有者授權，典型例子如Intel授權AMD，使后者可以開(kāi)發(fā)兼容x86指令集的CPU，2020年10月28日,威盛電子(VIA)在與Intel爭議多年后正式宣布出售部分x86技術(shù)(包括CPU和芯片組的知識產(chǎn)權)給上海兆芯，但仍有業(yè)界質(zhì)疑此授權在國際市場(chǎng)的不可靠性。

MIPS而作為最早商業(yè)化 RISC 架構芯片之一的 開(kāi)創(chuàng )者，比 ARM的64位元（2012）早了20年進(jìn)入市場(chǎng)，在中高性能的嵌入式設備和通訊市場(chǎng)大放光彩，曾與x86 一同被譽(yù)為全球二大主流架構。 作為RISC架構的創(chuàng )始者在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛與人工智能等新興領(lǐng)域躋身主流架構

MIPS指令集，是最早開(kāi)發(fā)商用的精簡(jiǎn)指令集(RISC),上個(gè)世紀80年代初由斯坦福大學(xué)的研究小組研發(fā),并在 1984 年成立了 MIPS 計算機公司，隨后 MIPS 成為上世紀 90 年代最流行的指令集，創(chuàng )辦人成為斯坦福大學(xué)校長(cháng),一度與 x86指令集齊名。創(chuàng )立業(yè)界最為經(jīng)典的精簡(jiǎn)指令集架構，MIPS是RISC CPU設計的領(lǐng)頭羊，MIPS在CPU設計上有著(zhù)許多獨具慧眼的技術(shù)與架構，在眾多關(guān)鍵技術(shù)上，例如多線(xiàn)程(multi-threading)、多流水線(xiàn)(multi-pipeline)、虛擬化(virtualization)和一致性管理(coherent manager)等方面仍然處于領(lǐng)先且不可動(dòng)搖的地位，甚至成為后進(jìn)者學(xué)習與模仿的榜樣。2012年ARM出資3.75億美金向MIPS買(mǎi)下64位元的架構技術(shù)與相關(guān)專(zhuān)利授權。

在發(fā)展過(guò)程中，MIPS公司多次輾轉被收購。2018 年 12 月 17 日,最新收購 MIPS 的 Wave Computing 公司本身是一家技術(shù)初創(chuàng )公司，致力于讓“AI和深度學(xué)習從數據中心進(jìn)入到邊緣”，宣布將開(kāi)放最新的 MIPS Release6(R6)版本指令集以推動(dòng)Wave的AI進(jìn)入到大量應用領(lǐng)域的關(guān)鍵。但由于Wave Computing的AI芯片發(fā)展投片沒(méi)有成功、疫情的影響等導致此開(kāi)放計劃于2019年11月份被取消開(kāi)源。

目前新興應用壟斷格局尚未形成,產(chǎn)業(yè)生態(tài)有待構建，MIPS可借此契機，發(fā)揮 MIPS CPU 架構的性能和效率優(yōu)勢,加速自身生態(tài)系統發(fā)展。最后，目前仍有領(lǐng)軍企業(yè)基于 MIPS 擴展新興應用，MIPS 在海外擁有Mobileye、聯(lián)發(fā)科、瑞、博通、Cavium、Microchip；中國大陸有：君正、炬芯、龍芯 等行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)在人工智能、消費電子、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域研發(fā)芯片產(chǎn)品。

緊跟技術(shù)迭代趨勢 芯聯(lián)芯助力中國半導體行業(yè)發(fā)展

雖然中國大陸集成電路產(chǎn)業(yè)起步較晚，但經(jīng)過(guò)近20年的飛速發(fā)展，中國集成電路產(chǎn)業(yè)從無(wú)到有，從弱到強，已經(jīng)在全球集成電路市場(chǎng)占據舉足輕重的地位。據中國半導體行業(yè)協(xié)會(huì )統計數據，2010-2019年中國集成電路產(chǎn)業(yè)銷(xiāo)售額整體呈增長(cháng)趨勢，從2010年的1440.15億元增加至2019年的7562.3億元，這主要受物聯(lián)網(wǎng)、智能汽車(chē)高新能源汽車(chē)、智能終端制造、新一代移動(dòng)通信等下游市場(chǎng)需求驅動(dòng)。

2020年，中國集成電路產(chǎn)業(yè)繼續保持2位數增長(cháng)，全年銷(xiāo)售額達到了8848億元，較2019年增長(cháng)17%。其中，設計業(yè)銷(xiāo)售額達到3778.4億元，同比增長(cháng)23.3%，仍是三業(yè)增速最快的產(chǎn)業(yè)，占總體行業(yè)比重為42.7%。但隨著(zhù)強勁需求一面的同時(shí)，中國的集成電路在IP、EDA工具、材料與核心制造設備四個(gè)方面呈現明顯短板。

據路透社2020年8月報導，Wave Computing在2018年末和2019年通過(guò)一系列復雜交易將其MIPS計算架構授權給了上海芯聯(lián)芯智能科技有限公司（CIP United）。在2019年初，芯聯(lián)芯宣布取得了MIPS Technology中國地區獨家永久不可撤銷(xiāo)的商業(yè)經(jīng)營(yíng)權以及MIPS的全部技術(shù)，包括基礎架構、近百顆32位/64位CPU內核與相關(guān)工具授權、編譯器(Compiler)/驗證套件(Verification Suite)的全部原始代碼(Source Code)、優(yōu)化Fab流程中現有CPU核效能、開(kāi)發(fā)新CPU核和衍生芯等。

據官網(wǎng)信息顯示，芯聯(lián)芯成立于2018年，是一家源生于設計服務(wù)，到掌握自主可控的創(chuàng )新型IP供應商，致力于為SOC系統提供從初始架構設計到量產(chǎn)的一站式增值服務(wù)。在得到MIPS獨家永久不可撤銷(xiāo)商業(yè)經(jīng)營(yíng)權和技術(shù)后，芯聯(lián)芯既可以自行開(kāi)發(fā)新的CPU內核，也可以將CPU內核進(jìn)行授權，中國客戶(hù)可以藉此授權開(kāi)發(fā)完整自主的CPU內核，是中國芯模式下的全流程服務(wù)芯片公司。

記者了解到，目前MIPS IP已有超過(guò)一百六十億顆的商業(yè)化驗證（Silicon Proven）而商業(yè)化驗證是集成電路行業(yè)芯片良率的核心指標之一。據芯聯(lián)芯預計，2021年在中國授權生產(chǎn)的出貨量將超一億顆。2021年，芯聯(lián)芯計劃的IoT、ADAS布局六顆芯片，主要涵蓋汽車(chē)MCU、智能語(yǔ)音、手機、RFID等。與此同時(shí)，為補足自主可控的智能汽車(chē)發(fā)展，芯聯(lián)芯打造了“芯多多”?平臺模式，可以幫助國內各車(chē)商在一億顆成熟產(chǎn)品出貨量（Silicon-Proven）遠超過(guò)市面的RISC V公司規模，讓使用廠(chǎng)商降低研發(fā)芯片風(fēng)險，加快自主產(chǎn)品進(jìn)程。

市場(chǎng)分析人士認為，擁有MIPS IP授權的芯聯(lián)芯，可以利用自身安全、成熟且自主可控的技術(shù)和相應的工具鏈技術(shù)，幫助中國半導體行業(yè)新成員開(kāi)發(fā)MIPS與多模（含RISC）指令集架構兼容Compatible CPU和處理器及指令集，支持現有CPU核/衍生出的處理器開(kāi)發(fā)，使中國芯片設計公司能夠更穩定便捷地開(kāi)發(fā)出SoC芯片節省ASIC定制化上市時(shí)間。

最后值得關(guān)注， 芯聯(lián)芯緊跟技術(shù)發(fā)展趨勢，在2020年開(kāi)發(fā)了RISC多模專(zhuān)利。未來(lái)對 RISC-V 的支持意味著(zhù)在MIPS基礎上能夠同時(shí)以MIPS指令集與專(zhuān)利技術(shù)解釋和支持多種 RISC-V 技術(shù)，提升RISC-V用戶(hù)在產(chǎn)品商業(yè)化時(shí)提供相關(guān)的專(zhuān)利保障。

芯聯(lián)芯公布，5月28日已與國鐵科技集團的天津哈威克正式達成深度合作。作為深耕鐵路及城市軌道交通行業(yè)多年，為中國鐵路及城市軌道交通智能裝備提供自主可控芯片的哈威克，將通過(guò)與芯聯(lián)芯的強強聯(lián)手，推動(dòng)其“威克九霄”RFID芯片項目和“威克乾坤”高性能通用MCU芯片項目的啟動(dòng)，以及基于上述芯片的全自主可控產(chǎn)品的研發(fā)，旨在攜手推動(dòng)鐵路和軌道交通領(lǐng)域的芯片自主可控的大力發(fā)展。