既有X86與ARM，為何RISC-V還能受汽車青睞？

　　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(dāng)新入職的同事被告知維護(hù)老產(chǎn)品時(shí)，看著代碼包就像是在霧里看花，當(dāng)他去問資歷更老的同事就會(huì)發(fā)現(xiàn)，幾經(jīng)輪回已經(jīng)沒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、開發(fā)成本也更低。

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

　　通過對比X86、ARM與RISC-V的應(yīng)用區(qū)別，就可以很清楚的知道為什么在汽車板塊RISC-V捷足先登。

01 X86、ARM、RISC-V指標(biāo)對比

　　從三者的功耗和應(yīng)用來看可以發(fā)現(xiàn)，X86更適合PC端的高性能計(jì)算，功耗最高；ARM適用于移動(dòng)通訊領(lǐng)域，擴(kuò)展性不及X86但能耗居中，RISC-V多用于智能穿戴設(shè)備，指令精簡，且沒有歷史包袱，這意味著它具有最小的能耗。我們知道汽車沒有電源，但是車上的電控系統(tǒng)、傳感器等眾多設(shè)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避開了計(jì)算機(jī)架構(gòu)幾十年來發(fā)展的彎路，架構(gòu)短小精悍，模塊之間可以做到兼容，使得開發(fā)成本也更低。

　　RISC-V開源的優(yōu)點(diǎn)眾所周知，一方面它可以靈活地?cái)U(kuò)展指令集，與自動(dòng)駕駛場景需求碎片化、可定制化的特性十分契合，而x86、ARM等架構(gòu)的知識產(chǎn)權(quán)都屬于某個(gè)特定的外國公司，無法在指令集架構(gòu)上按自己的想法做修改和擴(kuò)展；另一方面，由于ARM、Synopsys、Cadence等海外公司占據(jù)了絕大多數(shù)IP專利，開源的RISC-V不會(huì)受到IP斷供的風(fēng)險(xiǎn)。自動(dòng)駕駛的新與RISC-V的新剛好契合。

　　另外汽車市場的一大難點(diǎn)在于各種嚴(yán)苛的認(rèn)證。如今已有RISC-V的安全I(xiàn)P*一步，通過車規(guī)認(rèn)證，其RISC-V內(nèi)核已經(jīng)可以達(dá)到車用的高性能要求。比如：Rambus的硬件信任根IP RT-645就已經(jīng)通過了ASIL-D的認(rèn)證；晶心科技當(dāng)前已經(jīng)推出的汽車功能安全I(xiàn)P核—N25F-SE，也即將通過ISO 26262 ASIL-B認(rèn)證。

　　如今有了RISC-V的加持，軟件定義汽車的步伐正在加快。

02 RISC-V在汽車中的應(yīng)用

　　汽車芯片的控制類芯片主要包括MCU和AI芯片，AI芯片通常要求較高的處理性能，邊緣應(yīng)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?qū)Ｓ眉铀倨?例如AI)的ISA。

MCU芯片

　　MCU作為嵌入式系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)控制器的核心，提供應(yīng)用控制層，執(zhí)行總線通信協(xié)議，并提供用戶接口。然而，MCU芯片的發(fā)展需要IP授權(quán)，中國在獨(dú)立可控的MCU開發(fā)之路上嘗試多年，但在架構(gòu)方面仍然受制于人，要知道ARM授權(quán)費(fèi)用高昂，Arm的License Fee能占到芯片售價(jià)的2%-15%，按照50%毛利率來算，能占芯片成本的4%-30%。RISC-V的出現(xiàn)燃起了國產(chǎn)MCU的新希望。

　　采用RISC-V指令集設(shè)計(jì)的MCU可讓芯片廠商/開發(fā)者快速完成低門檻、低成本的芯片設(shè)計(jì)，并可針對特定應(yīng)用場景進(jìn)行定制化指令設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的靈活性，另外RISC-V也被認(rèn)為是長產(chǎn)品壽命的良好平臺，可以說RISC-V與MCU是*結(jié)合。

AI芯片

　　在智能汽車領(lǐng)域，AI芯片的應(yīng)用發(fā)展已有些時(shí)日?！八懔υ礁撸囋街悄堋币殉蔀楸姸嘬嚻蠖荚诤暗目谔?。

　　汽車在人機(jī)交互、視覺處理、智能決策等眾多情境下，需要處理大量圖片、視頻等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，對車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，不過也可能有人提出疑問：它沒有X86穩(wěn)定的高性能計(jì)算能力，面對智能汽車的需求，如何獨(dú)當(dāng)一面？

　　從現(xiàn)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)和新車拼算力，拼的不是當(dāng)前的“自動(dòng)駕駛輔助”水平，而是未來幾年的“自動(dòng)駕駛輔助”水平。使用高算力的芯片，相當(dāng)于在車?yán)镱A(yù)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(xiàn)在的剛需，它是未來的一種剛需。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與智能汽車同屬新賽道，AI芯片與智能汽車也在互相推動(dòng)。

03 RISC-V在汽車應(yīng)用中的掣肘

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

　　雖然我們談到的是軟件定義汽車，但軟件支持恰恰是RISC-V的短板，沒有軟件生態(tài)，基于RISC-V實(shí)現(xiàn)的芯片無論在任何領(lǐng)域都無用武之地，加之汽車行業(yè)對安全性的要求非常高，這也使汽車產(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，比國產(chǎn)廠商借助ARM上車的阻力更大。

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

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

04 RISC-V已“上車”

　　2020年4月，半導(dǎo)體解決方案的主要供應(yīng)商瑞薩電子公司和SiFive達(dá)成合作，共同開發(fā)面向汽車應(yīng)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(dǎo)體公司NSITEXE推出了集成RISC-V協(xié)處理器的汽車MCU RH850/U2B。主要用于混合動(dòng)力ICE和xEV牽引逆變器、高端區(qū)域控制、連接網(wǎng)關(guān)和車輛運(yùn)動(dòng)等相關(guān)應(yīng)用。

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

　　最近，SiFive宣布推出三款車規(guī)級內(nèi)核：E6-A、X280-A和S7-A解決方案，以滿足當(dāng)前和未來應(yīng)用的關(guān)鍵需求，如信息娛樂、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(xiàn)局面的半導(dǎo)體發(fā)展格局下，ARM、X86架構(gòu)生態(tài)壁壘砌的高而結(jié)實(shí)，市場份額也被瓜分了80%以上，中國在原路徑發(fā)展已被緊緊的卡著脖子，因此當(dāng)RISC-V出現(xiàn)時(shí)，一下子就火了起來。RISC-V適合產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，更適合中國市場。在5G、物聯(lián)網(wǎng)、汽車等應(yīng)用多點(diǎn)開花之際，RISC-V的出現(xiàn)正是中國大放異彩之際。

地利

　　我們應(yīng)該高度重視RISC-V這個(gè)指令集，國家從整體布局和頂層設(shè)計(jì)上，要繼續(xù)加強(qiáng)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(nèi)*支持RISC-V的政策。2020年9月，中國又開放原子開源基金會(huì)，首次對外公開其組織架構(gòu)、使命、愿景與價(jià)值觀。

　　如今，中科院計(jì)算所、華為、阿里等在內(nèi)的20多個(gè)國內(nèi)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(yàn)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(lì)企業(yè)開源，并從底層基礎(chǔ)設(shè)施方面進(jìn)行了規(guī)劃——綱要明確指出應(yīng)完善開源知識產(chǎn)權(quán)和法律體系，這足以說明開源是大勢所趨，也為RISC-V的生態(tài)發(fā)展嫁接了橋梁。

人和

　　RISC-V是國內(nèi)芯片實(shí)現(xiàn)自主可控的好機(jī)會(huì)，國內(nèi)企業(yè)也在加緊多點(diǎn)布局。近年來國產(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)新和芯來科技更是開創(chuàng)了IP核供應(yīng)商與設(shè)計(jì)企業(yè)聯(lián)手先例。

　　在RISC-V“上車”的規(guī)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(dǎo)體推出的BlueWhale芯片架構(gòu)上，就采用RISC-V架構(gòu)，景略半導(dǎo)體成為行業(yè)*應(yīng)用RISC-V內(nèi)核的L2/L2+Switch的芯片廠商，具有強(qiáng)大的可擴(kuò)展性和可配置性的芯片架構(gòu)，能夠助力未來快速推出滿足不同市場需求的產(chǎn)品。

　　2021年，凌思微電子也推出基于RISC-V架構(gòu)的車規(guī)級無線MCU產(chǎn)品系列，凌思微車規(guī)級MCU主要應(yīng)用于車身控制，即時(shí)通信，車載娛樂方面，目前跟小米的項(xiàng)目合作穩(wěn)步進(jìn)行中，與整車廠商的合作項(xiàng)目正在推進(jìn)。

　　倪光南院士也曾提出建議，我國應(yīng)抓住新一代信息技術(shù)發(fā)展機(jī)遇，聚焦開源RISC-V架構(gòu)發(fā)展中國汽車芯片產(chǎn)業(yè)，我國舉國體制和超大規(guī)模市場優(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)。