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

全球“缺芯”風(fēng)波正愈演愈烈。今年年初，全球汽車行業(yè)、手機(jī)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企部分車型生產(chǎn)線已經(jīng)或面臨停產(chǎn)，也讓想購買汽車、手機(jī)、家電的消費(fèi)者第一次近距離感受到，芯片對人類日常生活的影響如此之大。

得芯片者得天下市場，對于當(dāng)今全球科技化，芯片的重要性不言而喻，芯片之于電子設(shè)備，就如發(fā)動機(jī)之于汽車，芯片在電子產(chǎn)品中占據(jù)著核心位置，因此半導(dǎo)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(zhàn)略制高點(diǎn)，為搶占經(jīng)濟(jì)、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(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新節(jié)奏，例如近日歐盟、韓國、美國等國家與地區(qū)便相繼出臺芯片產(chǎn)業(yè)激勵政策，以緩解缺芯潮的問題。

芯片的誕生，主要分為設(shè)計(jì)和制造兩個(gè)環(huán)節(jié)，其中芯片設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵。談?wù)撔酒O(shè)計(jì)，我們需要知道CPU、GPU、微架構(gòu)和指令集等基礎(chǔ)概念。CPU的含義，亦即中央處理器，是負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)主要運(yùn)算任務(wù)的組件，功能就像人的大腦心臟。CPU執(zhí)行在計(jì)算任務(wù)時(shí)都需要遵從一定的規(guī)范，程序在被執(zhí)行前都需要先翻譯為CPU可以理解的語言。

這種語言，被稱為指令集（ISA，Instruction Set Architecture）。程序被按照某種指令集的規(guī)范翻譯為CPU可識別的底層代碼的過程叫做編譯（compile），像x86、ARM 、MIPS等都是指令集的代號。同時(shí)指令集可以被擴(kuò)展，廠商開發(fā)兼容某種指令集的CPU需要指令集專利持有者授權(quán)，典型例子如Intel授權(quán)AMD，使后者可以開發(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(quán))給上海兆芯，但仍有業(yè)界質(zhì)疑此授權(quán)在國際市場的不可靠性。

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

MIPS指令集，是最早開發(fā)商用的精簡指令集(RISC),上個(gè)世紀(jì)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(jì)算機(jī)公司，隨后 MIPS 成為上世紀(jì) 90 年代最流行的指令集，創(chuàng)辦人成為斯坦福大學(xué)校長,一度與 x86指令集齊名。創(chuàng)立業(yè)界最為經(jīng)典的精簡指令集架構(gòu)，MIPS是RISC CPU設(shè)計(jì)的領(lǐng)頭羊，MIPS在CPU設(shè)計(jì)上有著許多獨(dú)具慧眼的技術(shù)與架構(gòu)，在眾多關(guān)鍵技術(shù)上，例如多線程(multi-threading)、多流水線(multi-pipeline)、虛擬化(virtualization)和一致性管理(coherent manager)等方面仍然處于領(lǐng)先且不可動搖的地位，甚至成為后進(jìn)者學(xué)習(xí)與模仿的榜樣。2012年ARM出資3.75億美金向MIPS買下64位元的架構(gòu)技術(shù)與相關(guān)專利授權(quán)。

在發(fā)展過程中，MIPS公司多次輾轉(zhuǎn)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(xí)從數(shù)據(jù)中心進(jìn)入到邊緣”，宣布將開放最新的 MIPS Release6(R6)版本指令集以推動Wave的AI進(jìn)入到大量應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)鍵。但由于Wave Computing的AI芯片發(fā)展投片沒有成功、疫情的影響等導(dǎo)致此開放計(jì)劃于2019年11月份被取消開源。

目前新興應(yīng)用壟斷格局尚未形成,產(chǎn)業(yè)生態(tài)有待構(gòu)建，MIPS可借此契機(jī)，發(fā)揮 MIPS CPU 架構(gòu)的性能和效率優(yōu)勢,加速自身生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展。最后，目前仍有領(lǐng)軍企業(yè)基于 MIPS 擴(kuò)展新興應(yīng)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(fèi)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(dǎo)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)過近20年的飛速發(fā)展，中國集成電路產(chǎn)業(yè)從無到有，從弱到強(qiáng)，已經(jīng)在全球集成電路市場占據(jù)舉足輕重的地位。據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2010-2019年中國集成電路產(chǎn)業(yè)銷售額整體呈增長趨勢，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)、智能汽車高新能源汽車、智能終端制造、新一代移動通信等下游市場需求驅(qū)動。

2020年，中國集成電路產(chǎn)業(yè)繼續(xù)保持2位數(shù)增長，全年銷售額達(dá)到了8848億元，較2019年增長17%。其中，設(shè)計(jì)業(yè)銷售額達(dá)到3778.4億元，同比增長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%。但隨著強(qiáng)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(shè)備四個(gè)方面呈現(xiàn)明顯短板。

據(jù)路透社2020年8月報(bào)導(dǎo)，Wave Computing在2018年末和2019年通過一系列復(fù)雜交易將其MIPS計(jì)算架構(gòu)授權(quán)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(qū)獨(dú)家永久不可撤銷的商業(yè)經(jīng)營權(quán)以及MIPS的全部技術(shù)，包括基礎(chǔ)架構(gòu)、近百顆32位/64位CPU內(nèi)核與相關(guān)工具授權(quán)、編譯器(Compiler)/驗(yàn)證套件(Verification Suite)的全部原始代碼(Source Code)、優(yōu)化Fab流程中現(xiàn)有CPU核效能、開發(fā)新CPU核和衍生芯等。

據(jù)官網(wǎng)信息顯示，芯聯(lián)芯成立于2018年，是一家源生于設(shè)計(jì)服務(wù)，到掌握自主可控的創(chuàng)新型IP供應(yīng)商，致力于為SOC系統(tǒng)提供從初始架構(gòu)設(shè)計(jì)到量產(chǎn)的一站式增值服務(wù)。在得到MIPS獨(dú)家永久不可撤銷商業(yè)經(jīng)營權(quán)和技術(shù)后，芯聯(lián)芯既可以自行開發(fā)新的CPU內(nèi)核，也可以將CPU內(nèi)核進(jìn)行授權(quán)，中國客戶可以藉此授權(quán)開發(fā)完整自主的CPU內(nèi)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已有超過一百六十億顆的商業(yè)化驗(yàn)證（Silicon Proven）而商業(yè)化驗(yàn)證是集成電路行業(yè)芯片良率的核心指標(biāo)之一。據(jù)芯聯(lián)芯預(yù)計(jì)，2021年在中國授權(quán)生產(chǎn)的出貨量將超一億顆。2021年，芯聯(lián)芯計(jì)劃的IoT、ADAS布局六顆芯片，主要涵蓋汽車MCU、智能語音、手機(jī)、RFID等。與此同時(shí)，為補(bǔ)足自主可控的智能汽車發(fā)展，芯聯(lián)芯打造了“芯多多”?平臺模式，可以幫助國內(nèi)各車商在一億顆成熟產(chǎn)品出貨量（Silicon-Proven）遠(yuǎn)超過市面的RISC V公司規(guī)模，讓使用廠商降低研發(fā)芯片風(fēng)險(xiǎn)，加快自主產(chǎn)品進(jìn)程。

市場分析人士認(rèn)為，擁有MIPS IP授權(quán)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(yīng)的工具鏈技術(shù)，幫助中國半導(dǎo)體行業(yè)新成員開發(fā)MIPS與多模（含RISC）指令集架構(gòu)兼容Compatible CPU和處理器及指令集，支持現(xiàn)有CPU核/衍生出的處理器開發(fā)，使中國芯片設(shè)計(jì)公司能夠更穩(wěn)定便捷地開發(fā)出SoC芯片節(jié)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年開發(fā)了RISC多模專利。未來對 RISC-V 的支持意味著在MIPS基礎(chǔ)上能夠同時(shí)以MIPS指令集與專利技術(shù)解釋和支持多種 RISC-V 技術(shù)，提升RISC-V用戶在產(chǎn)品商業(yè)化時(shí)提供相關(guān)的專利保障。

芯聯(lián)芯公布，5月28日已與國鐵科技集團(tuán)的天津哈威克正式達(dá)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，將通過與芯聯(lián)芯的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，推動其“威克九霄”RFID芯片項(xiàng)目和“威克乾坤”高性能通用MCU芯片項(xiàng)目的啟動，以及基于上述芯片的全自主可控產(chǎn)品的研發(fā)，旨在攜手推動鐵路和軌道交通領(lǐng)域的芯片自主可控的大力發(fā)展。