既有X86與ARM，為何RISC-V還能受汽車(chē)青睞？

　　在軟件圈有一個(gè)梗：十年的老代碼，你敢動(dòng)？

　　這個(gè)故事具體情形是：當新入職的同事被告知維護老產(chǎn)品時(shí)，看著(zhù)代碼包就像是在霧里看花，當他去問(wèn)資歷更老的同事就會(huì )發(fā)現，幾經(jīng)輪回已經(jīng)沒(méi)有人懂具體邏輯是什么樣的，原作者也不知道已經(jīng)跳了幾家公司，于是他沒(méi)有辦法，只能在外邊包一層，交付新功能。

　　這，就是歷史的包袱。

　　RISC-V的優(yōu)勢就在于，作為后起之秀，它靈活、精簡(jiǎn)、開(kāi)發(fā)成本也更低。

　　現在的汽車(chē)，作為“輪子上的計算機”，它需要囊括的已不只是被動(dòng)安全，信息娛樂(lè )已經(jīng)成為汽車(chē)制造的新需求，軟件定義汽車(chē)已是它的新方向。

　　通過(guò)對比X86、ARM與RISC-V的應用區別，就可以很清楚的知道為什么在汽車(chē)板塊RISC-V捷足先登。

01 X86、ARM、RISC-V指標對比

　　從三者的功耗和應用來(lái)看可以發(fā)現，X86更適合PC端的高性能計算，功耗最高；ARM適用于移動(dòng)通訊領(lǐng)域，擴展性不及X86但能耗居中，RISC-V多用于智能穿戴設備，指令精簡(jiǎn)，且沒(méi)有歷史包袱，這意味著(zhù)它具有最小的能耗。我們知道汽車(chē)沒(méi)有電源，但是車(chē)上的電控系統、傳感器等眾多設備都是電老虎，搭載智能駕駛依然會(huì )消耗大量電能，所以RISC-V的低功耗是一個(gè)亮點(diǎn)，RISC-V避開(kāi)了計算機架構幾十年來(lái)發(fā)展的彎路，架構短小精悍，模塊之間可以做到兼容，使得開(kāi)發(fā)成本也更低。

　　RISC-V開(kāi)源的優(yōu)點(diǎn)眾所周知，一方面它可以靈活地擴展指令集，與自動(dòng)駕駛場(chǎng)景需求碎片化、可定制化的特性十分契合，而x86、ARM等架構的知識產(chǎn)權都屬于某個(gè)特定的外國公司，無(wú)法在指令集架構上按自己的想法做修改和擴展；另一方面，由于A(yíng)RM、Synopsys、Cadence等海外公司占據了絕大多數IP專(zhuān)利，開(kāi)源的RISC-V不會(huì )受到IP斷供的風(fēng)險。自動(dòng)駕駛的新與RISC-V的新剛好契合。

　　另外汽車(chē)市場(chǎng)的一大難點(diǎn)在于各種嚴苛的認證。如今已有RISC-V的安全IP*一步，通過(guò)車(chē)規認證，其RISC-V內核已經(jīng)可以達到車(chē)用的高性能要求。比如：Rambus的硬件信任根IP RT-645就已經(jīng)通過(guò)了ASIL-D的認證；晶心科技當前已經(jīng)推出的汽車(chē)功能安全IP核—N25F-SE，也即將通過(guò)ISO 26262 ASIL-B認證。

　　如今有了RISC-V的加持，軟件定義汽車(chē)的步伐正在加快。

02 RISC-V在汽車(chē)中的應用

　　汽車(chē)芯片的控制類(lèi)芯片主要包括MCU和AI芯片，AI芯片通常要求較高的處理性能，邊緣應用則需要低功耗、小尺寸的MCU，而RISC-V剛好是一種適合通用MCU和特定領(lǐng)域專(zhuān)用加速器(例如AI)的ISA。

MCU芯片

　　MCU作為嵌入式系統和運動(dòng)控制器的核心，提供應用控制層，執行總線(xiàn)通信協(xié)議，并提供用戶(hù)接口。然而，MCU芯片的發(fā)展需要IP授權，中國在獨立可控的MCU開(kāi)發(fā)之路上嘗試多年，但在架構方面仍然受制于人，要知道ARM授權費用高昂，Arm的License Fee能占到芯片售價(jià)的2%-15%，按照50%毛利率來(lái)算，能占芯片成本的4%-30%。RISC-V的出現燃起了國產(chǎn)MCU的新希望。

　　采用RISC-V指令集設計的MCU可讓芯片廠(chǎng)商/開(kāi)發(fā)者快速完成低門(mén)檻、低成本的芯片設計，并可針對特定應用場(chǎng)景進(jìn)行定制化指令設計，具有很強的靈活性，另外RISC-V也被認為是長(cháng)產(chǎn)品壽命的良好平臺，可以說(shuō)RISC-V與MCU是*結合。

AI芯片

　　在智能汽車(chē)領(lǐng)域，AI芯片的應用發(fā)展已有些時(shí)日?！八懔υ礁?，車(chē)越智能”已成為眾多車(chē)企都在喊的口號。

　　汽車(chē)在人機交互、視覺(jué)處理、智能決策等眾多情境下，需要處理大量圖片、視頻等非結構化數據，對車(chē)載算力提出了更高的要求，這時(shí)或許會(huì )有人拿RISC-V與X86作比較，RISC-V確實(shí)精簡(jiǎn)，不過(guò)也可能有人提出疑問(wèn)：它沒(méi)有X86穩定的高性能計算能力，面對智能汽車(chē)的需求，如何獨當一面？

　　從現實(shí)出發(fā)，以自動(dòng)駕駛為例：如今的自動(dòng)駕駛還主要集中在L2級別，各家企業(yè)和新車(chē)拼算力，拼的不是當前的“自動(dòng)駕駛輔助”水平，而是未來(lái)幾年的“自動(dòng)駕駛輔助”水平。使用高算力的芯片，相當于在車(chē)里預埋了一種能力，以后可以不斷的解鎖這種能力。一個(gè)高性能的芯片，不是現在的剛需，它是未來(lái)的一種剛需。要知道，向高性能發(fā)展也是RISC-V發(fā)展的必然趨勢，巧就巧在，RISC-V與智能汽車(chē)同屬新賽道，AI芯片與智能汽車(chē)也在互相推動(dòng)。

03 RISC-V在汽車(chē)應用中的掣肘

　　軟件生態(tài)缺失疊加汽車(chē)產(chǎn)業(yè)“念舊”，加大RISC-V上車(chē)阻力。

　　雖然我們談到的是軟件定義汽車(chē)，但軟件支持恰恰是RISC-V的短板，沒(méi)有軟件生態(tài)，基于RISC-V實(shí)現的芯片無(wú)論在任何領(lǐng)域都無(wú)用武之地，加之汽車(chē)行業(yè)對安全性的要求非常高，這也使汽車(chē)產(chǎn)業(yè)不太喜歡新東西，除了軟件生態(tài)的劣勢，相關(guān)的編譯器、開(kāi)發(fā)工具以及其它生態(tài)要素也還在發(fā)展，使得RISC-V上車(chē)，比國產(chǎn)廠(chǎng)商借助ARM上車(chē)的阻力更大。

　　RISC-V相關(guān)企業(yè)不能總是想搭便車(chē)，而不主動(dòng)投入到生態(tài)的建設。那么，在汽車(chē)領(lǐng)域其實(shí)也是一樣，在RISC-V剛興起的這個(gè)階段，在理念問(wèn)題、投入問(wèn)題以及商業(yè)利益回報問(wèn)題下，誰(shuí)來(lái)構建適合于RISC-V的上層軟件，如何讓RISC-V的靈活性在汽車(chē)領(lǐng)域得到最充分的釋放就尤為重要。

　　針對當下迅速發(fā)展的智能汽車(chē)，中國工程院的倪光南院士也表示，RISC-V能很好地滿(mǎn)足“需求定義軟件、軟件定義硬件”的時(shí)代需求，是智能汽車(chē)芯片設計的理想選擇。

04 RISC-V已“上車(chē)”

　　2020年4月，半導體解決方案的主要供應商瑞薩電子公司和SiFive達成合作，共同開(kāi)發(fā)面向汽車(chē)應用的下一代高端RISC-V解決方案。

　　隨之，在2020年末，瑞薩借助日本半導體公司NSITEXE推出了集成RISC-V協(xié)處理器的汽車(chē)MCU RH850/U2B。主要用于混合動(dòng)力ICE和xEV牽引逆變器、高端區域控制、連接網(wǎng)關(guān)和車(chē)輛運動(dòng)等相關(guān)應用。

　　今年年初，英特爾在CES 2022上推出了專(zhuān)為自動(dòng)駕駛打造的Eye Q Ultra系統集成芯片，但要注意的是，Mobileye EyeQ Ultra不包含任何x86內核，而是具有12個(gè)RISC-V內核、Arm GPU和DSP。

　　最近，SiFive宣布推出三款車(chē)規級內核：E6-A、X280-A和S7-A解決方案，以滿(mǎn)足當前和未來(lái)應用的關(guān)鍵需求，如信息娛樂(lè )、駕駛艙、互聯(lián)性、ADAS和電氣化。

05 RISC-V與中國的天時(shí)地利與人和

天時(shí)

　　在現局面的半導體發(fā)展格局下，ARM、X86架構生態(tài)壁壘砌的高而結實(shí)，市場(chǎng)份額也被瓜分了80%以上，中國在原路徑發(fā)展已被緊緊的卡著(zhù)脖子，因此當RISC-V出現時(shí)，一下子就火了起來(lái)。RISC-V適合產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，更適合中國市場(chǎng)。在5G、物聯(lián)網(wǎng)、汽車(chē)等應用多點(diǎn)開(kāi)花之際，RISC-V的出現正是中國大放異彩之際。

地利

　　我們應該高度重視RISC-V這個(gè)指令集，國家從整體布局和頂層設計上，要繼續加強政策支持，有步驟、分階段地落實(shí)推進(jìn)。早在2018年7月，上海經(jīng)信委就出臺了國內*支持RISC-V的政策。2020年9月，中國又開(kāi)放原子開(kāi)源基金會(huì )，首次對外公開(kāi)其組織架構、使命、愿景與價(jià)值觀(guān)。

　　如今，中科院計算所、華為、阿里等在內的20多個(gè)國內企事業(yè)單位，都加入了RISC-V基金會(huì )。伯克利、清華兩所高校還在深圳成立了RIOS實(shí)驗室，以扶持RISC-V軟件生態(tài)。

　　在這樣一個(gè)大環(huán)境下，“十四五”鼓勵企業(yè)開(kāi)源，并從底層基礎設施方面進(jìn)行了規劃——綱要明確指出應完善開(kāi)源知識產(chǎn)權和法律體系，這足以說(shuō)明開(kāi)源是大勢所趨，也為RISC-V的生態(tài)發(fā)展嫁接了橋梁。

人和

　　RISC-V是國內芯片實(shí)現自主可控的好機會(huì )，國內企業(yè)也在加緊多點(diǎn)布局。近年來(lái)國產(chǎn)RISC-V商業(yè)化產(chǎn)品不斷落地，平頭哥、華米、兆易創(chuàng )新等企業(yè)已發(fā)布了可商用化產(chǎn)品。其中兆易創(chuàng )新和芯來(lái)科技更是開(kāi)創(chuàng )了IP核供應商與設計企業(yè)聯(lián)手先例。

　　在RISC-V“上車(chē)”的規劃和部署，本土公司也已有一些商業(yè)化成果。如2020年景略半導體推出的BlueWhale芯片架構上，就采用RISC-V架構，景略半導體成為行業(yè)*應用RISC-V內核的L2/L2+Switch的芯片廠(chǎng)商，具有強大的可擴展性和可配置性的芯片架構，能夠助力未來(lái)快速推出滿(mǎn)足不同市場(chǎng)需求的產(chǎn)品。

　　2021年，凌思微電子也推出基于RISC-V架構的車(chē)規級無(wú)線(xiàn)MCU產(chǎn)品系列，凌思微車(chē)規級MCU主要應用于車(chē)身控制，即時(shí)通信，車(chē)載娛樂(lè )方面，目前跟小米的項目合作穩步進(jìn)行中，與整車(chē)廠(chǎng)商的合作項目正在推進(jìn)。

　　倪光南院士也曾提出建議，我國應抓住新一代信息技術(shù)發(fā)展機遇，聚焦開(kāi)源RISC-V架構發(fā)展中國汽車(chē)芯片產(chǎn)業(yè)，我國舉國體制和超大規模市場(chǎng)優(yōu)勢、人才優(yōu)勢，有助于大力發(fā)展壯大我國RISC-V產(chǎn)業(yè)生態(tài)。