车用RISC-V研究：定制化芯片或成未来方向，RISC-V将挑战ARM
佐思汽研发布《2024年车用risc-v芯片产业研究报告》。
什么是risc-v？
risc-v（reduced instruction set computing - five），中文名为第五代精简指令集。它是一种基于精简指令集原则的开源指令集架构（isa），可用于设计和实现处理器芯片和计算机体系结构。它是全球共识的第三大架构，与x86和arm并列。
其优势主要在于risc-v的指令集和架构是开源免费的。其模块化设计允许企业添加、拓展或移除指令集。与之相比，arm与x86不仅指令集开发复杂，且难以获得修改指令集授权。
其劣势主要在于生态系统相对不够成熟。相关的编译器、开发工具和软件开发环境（ide）及其它生态要素还在发展。
risc-v与x86、arm架构对比
来源：risc-v手册
risc-v使芯片定制化更容易
risc-v采用模块化 isa，即由 1 个基本整数指令集（基本整数指令集是risc-v唯一强制要求实现的基础指令集，其他指令集都是可选的扩展模块） + 多个可选的扩展指令集组成。因此可根据应用程序的需求定制cpu。
其定制化优势在于它使设计人员能够创建数千个潜在的定制处理器，从而加快上市时间。处理器ip的通用性还节省了软件开发时间。
risc-v定制化的主要优势
来源：codasip
例如，codasip可为用户提供基于risc-v架构的处理器ip定制解决方案。该方案包括基础性的处理器ip和开发工具codasip studio。工程团队能够针对其项目需求实现硬件和软件一体化设计，提升定制化处理器设计的效率。codasip还于2023年10月推出了用于定制计算的700系列处理器。借助700系列和codasip的定制计算，设计人员可通过在芯片或应用层面进行优化，获得独特的收益，同时控制成本。
sifive也是基于 risc-v 定制化的半导体企业。sifive的主业是基于risc-v架构帮助企业定制处理器内核。通过其定制化risc-v半导体产品，帮助ic设计及系统公司缩短上市时间，减少成本费用。
2022年已出货100亿颗，risc-v向高性能领域拓展
据risc-v基金会数据，2022年采用risc-v芯片架构的处理器核已出货100亿颗，主要用于物联网领域。随着市场需求的增长，risc-v也开始逐渐走向高性能领域。例如自动驾驶、人工智能、通信、数据中心等对算力要求更高的场景。
特斯拉于2021年自研定制化芯片“d1”。d1以risc-v架构isa为基础进行扩展，可训练数据中心内部的人工智能网络。
mobileye（被intel收购）也于2022年1月发布12核risc-v自动驾驶芯片eyeq ultra，其cpu内核全部用的是risc-v。预计2025年量产。
2023年9月，赛昉科技（starfive）发布高性能risc-v cpu ip——昉·天枢-90（dubhe-90）。dubhe-90是dubhe max performance系列旗舰产品，specint2006 9.4/ghz，性能比肩arm cortex-a76，客户主要来自于pc、高性能网络通讯、机器学习、数据中心等高端应用领域。
risc-v与chiplet技术结合，降低芯片设计成本及门槛
为降低芯片设计成本及门槛，risc-v处理器开发公司及研究机构还将risc-v与chiplet技术结合。
chiplet，中文叫芯粒，是将特定功能的裸片（die），通过芯片内互联技术（die-to-die）实现多个同质、异构的模块芯片封装在一起。chiplet技术可将系统级芯片分割成独立的模块，进行单独制造，从而改善良率，降低设计成本。
芯片设计领域初创公司ventana micro systems于2023年11月推出第二代 veyron 系列基处理器—veyron v2。veyron v2基于risc-v架构处理器开发，以chiplet和 ip 的形式进行提供。veyron v2 chiplet采用ucie chiplet互连，可将处理器上市时间缩短两年，并将开发成本降低75%。基于chiplet的解决方案还通过调整计算、i/o和内存的大小来提供更好的单元经济性。
ventana将risc-v与chiplet技术结合
来源：ventana
芯来科技，作为risc-v架构cpu ip企业，也在布局chiplet。2022年11月，芯来科技加入ucie（universal chiplet interconnect express）产业联盟，成为ucie联盟新成员。作为中国国内首批加入该联盟的risc-v cpu ip企业。芯来科技将与ucie产业联盟全球范围内其他成员共同致力于ucie 1.0版本规范和下一代ucie技术标准的研究与应用，并将开展基于chiplet互联的硬核ip研发。
2024年1 月 9 日，中国科学院计算技术研究所也推出了一种名为“zhejiang”（浙江）的“大芯片”。采用 chiplet 设计，共包括 16 个chiplets，而每个chiplet内有 16 个 risc-v 核心，总计 256 核心，且均支持可编程、可重新配置。
国产替代空间大，汽车电子市场有望成为risc-v下一爆发点
一辆汽车中所使用的半导体器件数量中，mcu占比约30%。传统汽车约有50-100个mcu，智能汽车mcu数量将翻倍。而国产车规mcu领域市占率不足5% ，国产替代空间较大。
以往车载芯片主要基于arm架构或欧洲一些芯片公司的私有架构。risc-v开放架构的出现为国产车载芯片的研发提供更广阔的选择面。其开放性设计使得汽车芯片厂商可根据自身的需求进行特性布局，从而丰富产品形态。
近几年来，已有不少国内车规级mcu厂商选择risc-v架构来打造自己的mcu，包括武汉二进制、国芯科技、凌思微、芯科集成等。
其中，国芯科技将探索risc-v架构在汽车电子中高端mcu芯片中的应用。如面向新能源动力域obc/dc-dc应用的ccfc3010pt芯片，这是国芯科技首款基于risc-v指令架构的车规mcu芯片。同时，将启动开发ccfc3009pt芯片，这是面向自驾领域设计开发的mcu芯片，主要面向isp及毫米波雷达信号的后处理。
芯科集成于2023年8月推出的车规级mcu cx3288采用32位risc-v内核，符合功能安全iso26262 asil-b的要求，在信息和网络安全方面支持she（安全硬件扩展）、medium hsm，支持通信加密和安全启动。并且支持autosar，可提供mcal和配置工具支持。
国内mcu厂商布局车用risc-v领域
来源：《2024年车用risc-v芯片产业研究报告》
芯科集成推出基于risc-v的车规mcu
来源：芯科集成
当前汽车软件和工具链仍比较碎片化，若使用 arm 一个架构适用于所有情况，那么从上层软件厂商和操作系统到应用程序厂商都很难找到通用性。相比arm，risc-v的定制能力较强，其丰富的延展性可满足未来汽车电子系统不断增长的需求；且该架构免费使用，可降低研发成本，不受任何专利或版权制约。因此，汽车电子有望成为risc-v下一个爆发点。
面向risc-v在汽车电子的发展机遇，2023年12 月，高通、博世、英飞凌、恩智浦、北欧半导体（nordic）等五家头部汽车电子芯片公司共同投资组建了一家专注于 risc-v 生态的初创企业 ——quintauris。公司总部位于德国慕尼黑，ceo 为alexander kocher，（此前曾担任汽车嵌入式方案供应商 elektrobit 的 ceo 兼总裁，还曾在大陆集团、西门子和英飞凌等公司任职）。公司创立初期将重点针对汽车应用，随后逐步扩展到移动设备、物联网芯片等领域。
高通联合其他四家企业成立risc-v 生态企业
来源：quintauris
但在risc-v上车方面需面临两大挑战。一是“车规”认证周期长；首先，需通过16949认证，芯片需要获得acq-100认证，模组需要获得acq-104认证，同时还需通过功能安全iso26262认证。二是需建立健全的软件生态。包括更广泛的操作系统和中间件支持，及更多针对特定汽车应用的优化和验证。
国内主机厂支持risc-v发展，积极与国内芯片厂商合作
一些国内主机厂也对risc-v持欢迎态度，正积极与国内芯片厂商合作。例如东风汽车、比亚迪、奇瑞等。
2022年5月，东风公司牵头联合中国信科、武汉菱电、武汉理工、华中科大、芯来科技、泰晶科技等8家单位启动共建“湖北省车规级芯片产业技术创新联合体”。
2022年12月，由东风汽车旗下基金参投的武汉二进制半导体发布基于risc-v架构的高性能车规级mcu芯片伏羲2360，采用芯来科技na900 risc-v 多核异构cpu ip。可用于发动机、变速箱、三电控制、adas、整车控制等领域。
车规级mcu芯片伏羲2360
来源：武汉二进制半导体
2023年7月，东风公司宣布，由其牵头成立的湖北省车规级芯片产业技术创新联合体已实现3款国内空白车规级芯片首次流片（试生产），完成了国内首款基于risc-v指令集架构车规级mcu芯片。
奇瑞也在与国内芯片厂商合作，来定义整个risc-v的测试架构，例如在基于risc-v的客户端和risc-v芯片的测试标准，来确保risc-v芯片的可靠性。除芯片测试之外，奇瑞还基于车规，如aec-q100，进行了安全可靠性的测试。
此外，比亚迪与华为合作，双方在基于risc-v架构的英特尔或高通的芯片上联合开展研究。
基于ES32F0930芯片的额温枪方案
电源设施在数据中心上有多重要
picoChip针对LTE扩展其在小型蜂窝基站市场的领导地位
频率合成器,频率合成器原理及作用是什么?
语音控制空调伴侣插座—离线语音模块的智能家居新篇章
车用RISC-V研究：定制化芯片或成未来方向，RISC-V将挑战ARM
汽车的典型电机普查
以单片机为核心的多路数据通信设计
亿纬锂能拟募资25亿投建锂电池项目 拟资金总额不超过25亿元人民币
强制关机和直接拔电源性质一样吗？哪个对电脑伤害更大？
电流检测放大器并联电阻连接方法对比分析
2019年全球将有9座12英寸晶圆厂开业，其中5座来自中国
打印机墨盒压力平衡防水膜的作用是什么
为什么任何信号都可以分为共模和差模的叠加呢？
你需要知道C语言的关键字：运算符，标识符
配送机器人要解决的五大问题
美国幽灵4军用无人机采用AI技术加持可实现监视功能
使用多通道设计有哪些优点？
特瑞仕XCL104/XCL105系列的功能和使用技巧，专家手把手教你！
Maxim推出最新高级电池管理系统，助力更安全、更智能的未来汽车
什么是risc-v？
risc-v（reduced instruction set computing - five），中文名为第五代精简指令集。它是一种基于精简指令集原则的开源指令集架构（isa），可用于设计和实现处理器芯片和计算机体系结构。它是全球共识的第三大架构，与x86和arm并列。
其优势主要在于risc-v的指令集和架构是开源免费的。其模块化设计允许企业添加、拓展或移除指令集。与之相比，arm与x86不仅指令集开发复杂，且难以获得修改指令集授权。
其劣势主要在于生态系统相对不够成熟。相关的编译器、开发工具和软件开发环境（ide）及其它生态要素还在发展。
risc-v与x86、arm架构对比
来源：risc-v手册
risc-v使芯片定制化更容易
risc-v采用模块化 isa，即由 1 个基本整数指令集（基本整数指令集是risc-v唯一强制要求实现的基础指令集，其他指令集都是可选的扩展模块） + 多个可选的扩展指令集组成。因此可根据应用程序的需求定制cpu。
其定制化优势在于它使设计人员能够创建数千个潜在的定制处理器，从而加快上市时间。处理器ip的通用性还节省了软件开发时间。
risc-v定制化的主要优势
来源：codasip
例如，codasip可为用户提供基于risc-v架构的处理器ip定制解决方案。该方案包括基础性的处理器ip和开发工具codasip studio。工程团队能够针对其项目需求实现硬件和软件一体化设计，提升定制化处理器设计的效率。codasip还于2023年10月推出了用于定制计算的700系列处理器。借助700系列和codasip的定制计算，设计人员可通过在芯片或应用层面进行优化，获得独特的收益，同时控制成本。
sifive也是基于 risc-v 定制化的半导体企业。sifive的主业是基于risc-v架构帮助企业定制处理器内核。通过其定制化risc-v半导体产品，帮助ic设计及系统公司缩短上市时间，减少成本费用。
2022年已出货100亿颗，risc-v向高性能领域拓展
据risc-v基金会数据，2022年采用risc-v芯片架构的处理器核已出货100亿颗，主要用于物联网领域。随着市场需求的增长，risc-v也开始逐渐走向高性能领域。例如自动驾驶、人工智能、通信、数据中心等对算力要求更高的场景。
特斯拉于2021年自研定制化芯片“d1”。d1以risc-v架构isa为基础进行扩展，可训练数据中心内部的人工智能网络。
mobileye（被intel收购）也于2022年1月发布12核risc-v自动驾驶芯片eyeq ultra，其cpu内核全部用的是risc-v。预计2025年量产。
2023年9月，赛昉科技（starfive）发布高性能risc-v cpu ip——昉·天枢-90（dubhe-90）。dubhe-90是dubhe max performance系列旗舰产品，specint2006 9.4/ghz，性能比肩arm cortex-a76，客户主要来自于pc、高性能网络通讯、机器学习、数据中心等高端应用领域。
risc-v与chiplet技术结合，降低芯片设计成本及门槛
为降低芯片设计成本及门槛，risc-v处理器开发公司及研究机构还将risc-v与chiplet技术结合。
chiplet，中文叫芯粒，是将特定功能的裸片（die），通过芯片内互联技术（die-to-die）实现多个同质、异构的模块芯片封装在一起。chiplet技术可将系统级芯片分割成独立的模块，进行单独制造，从而改善良率，降低设计成本。
芯片设计领域初创公司ventana micro systems于2023年11月推出第二代 veyron 系列基处理器—veyron v2。veyron v2基于risc-v架构处理器开发，以chiplet和 ip 的形式进行提供。veyron v2 chiplet采用ucie chiplet互连，可将处理器上市时间缩短两年，并将开发成本降低75%。基于chiplet的解决方案还通过调整计算、i/o和内存的大小来提供更好的单元经济性。
ventana将risc-v与chiplet技术结合
来源：ventana
芯来科技，作为risc-v架构cpu ip企业，也在布局chiplet。2022年11月，芯来科技加入ucie（universal chiplet interconnect express）产业联盟，成为ucie联盟新成员。作为中国国内首批加入该联盟的risc-v cpu ip企业。芯来科技将与ucie产业联盟全球范围内其他成员共同致力于ucie 1.0版本规范和下一代ucie技术标准的研究与应用，并将开展基于chiplet互联的硬核ip研发。
2024年1 月 9 日，中国科学院计算技术研究所也推出了一种名为“zhejiang”（浙江）的“大芯片”。采用 chiplet 设计，共包括 16 个chiplets，而每个chiplet内有 16 个 risc-v 核心，总计 256 核心，且均支持可编程、可重新配置。
国产替代空间大，汽车电子市场有望成为risc-v下一爆发点
一辆汽车中所使用的半导体器件数量中，mcu占比约30%。传统汽车约有50-100个mcu，智能汽车mcu数量将翻倍。而国产车规mcu领域市占率不足5% ，国产替代空间较大。
以往车载芯片主要基于arm架构或欧洲一些芯片公司的私有架构。risc-v开放架构的出现为国产车载芯片的研发提供更广阔的选择面。其开放性设计使得汽车芯片厂商可根据自身的需求进行特性布局，从而丰富产品形态。
近几年来，已有不少国内车规级mcu厂商选择risc-v架构来打造自己的mcu，包括武汉二进制、国芯科技、凌思微、芯科集成等。
其中，国芯科技将探索risc-v架构在汽车电子中高端mcu芯片中的应用。如面向新能源动力域obc/dc-dc应用的ccfc3010pt芯片，这是国芯科技首款基于risc-v指令架构的车规mcu芯片。同时，将启动开发ccfc3009pt芯片，这是面向自驾领域设计开发的mcu芯片，主要面向isp及毫米波雷达信号的后处理。
芯科集成于2023年8月推出的车规级mcu cx3288采用32位risc-v内核，符合功能安全iso26262 asil-b的要求，在信息和网络安全方面支持she（安全硬件扩展）、medium hsm，支持通信加密和安全启动。并且支持autosar，可提供mcal和配置工具支持。
国内mcu厂商布局车用risc-v领域
来源：《2024年车用risc-v芯片产业研究报告》
芯科集成推出基于risc-v的车规mcu
来源：芯科集成
当前汽车软件和工具链仍比较碎片化，若使用 arm 一个架构适用于所有情况，那么从上层软件厂商和操作系统到应用程序厂商都很难找到通用性。相比arm，risc-v的定制能力较强，其丰富的延展性可满足未来汽车电子系统不断增长的需求；且该架构免费使用，可降低研发成本，不受任何专利或版权制约。因此，汽车电子有望成为risc-v下一个爆发点。
面向risc-v在汽车电子的发展机遇，2023年12 月，高通、博世、英飞凌、恩智浦、北欧半导体（nordic）等五家头部汽车电子芯片公司共同投资组建了一家专注于 risc-v 生态的初创企业 ——quintauris。公司总部位于德国慕尼黑，ceo 为alexander kocher，（此前曾担任汽车嵌入式方案供应商 elektrobit 的 ceo 兼总裁，还曾在大陆集团、西门子和英飞凌等公司任职）。公司创立初期将重点针对汽车应用，随后逐步扩展到移动设备、物联网芯片等领域。
高通联合其他四家企业成立risc-v 生态企业
来源：quintauris
但在risc-v上车方面需面临两大挑战。一是“车规”认证周期长；首先，需通过16949认证，芯片需要获得acq-100认证，模组需要获得acq-104认证，同时还需通过功能安全iso26262认证。二是需建立健全的软件生态。包括更广泛的操作系统和中间件支持，及更多针对特定汽车应用的优化和验证。
国内主机厂支持risc-v发展，积极与国内芯片厂商合作
一些国内主机厂也对risc-v持欢迎态度，正积极与国内芯片厂商合作。例如东风汽车、比亚迪、奇瑞等。
2022年5月，东风公司牵头联合中国信科、武汉菱电、武汉理工、华中科大、芯来科技、泰晶科技等8家单位启动共建“湖北省车规级芯片产业技术创新联合体”。
2022年12月，由东风汽车旗下基金参投的武汉二进制半导体发布基于risc-v架构的高性能车规级mcu芯片伏羲2360，采用芯来科技na900 risc-v 多核异构cpu ip。可用于发动机、变速箱、三电控制、adas、整车控制等领域。
车规级mcu芯片伏羲2360
来源：武汉二进制半导体
2023年7月，东风公司宣布，由其牵头成立的湖北省车规级芯片产业技术创新联合体已实现3款国内空白车规级芯片首次流片（试生产），完成了国内首款基于risc-v指令集架构车规级mcu芯片。
奇瑞也在与国内芯片厂商合作，来定义整个risc-v的测试架构，例如在基于risc-v的客户端和risc-v芯片的测试标准，来确保risc-v芯片的可靠性。除芯片测试之外，奇瑞还基于车规，如aec-q100，进行了安全可靠性的测试。
此外，比亚迪与华为合作，双方在基于risc-v架构的英特尔或高通的芯片上联合开展研究。
基于ES32F0930芯片的额温枪方案
电源设施在数据中心上有多重要
picoChip针对LTE扩展其在小型蜂窝基站市场的领导地位
频率合成器,频率合成器原理及作用是什么?
语音控制空调伴侣插座—离线语音模块的智能家居新篇章
车用RISC-V研究：定制化芯片或成未来方向，RISC-V将挑战ARM
汽车的典型电机普查
以单片机为核心的多路数据通信设计
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2019年全球将有9座12英寸晶圆厂开业，其中5座来自中国
打印机墨盒压力平衡防水膜的作用是什么
为什么任何信号都可以分为共模和差模的叠加呢？
你需要知道C语言的关键字：运算符，标识符
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使用多通道设计有哪些优点？
特瑞仕XCL104/XCL105系列的功能和使用技巧，专家手把手教你！
Maxim推出最新高级电池管理系统，助力更安全、更智能的未来汽车