文 | 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫
在2025中國RISC-V生態(tài)大會(huì)上，中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所副所長、北京開源芯片研究院首席科學(xué)家、中國開放指令生態(tài)（RISC-V）聯(lián)盟秘書長包云崗表示，AI、汽車領(lǐng)域?qū)⒊蔀镽ISC-V新興應(yīng)用場景。
從汽車市場來看，在智能駕駛、智能座艙等領(lǐng)域需要大算力SoC芯片，這方面涉足的RISC-V芯片寥寥無幾；而在汽車中隨處可見的MCU中，又以Arm架構(gòu)一騎絕塵，鮮見RISC-V身影。但RISC-V會(huì)上車，這是肯定的，也是大趨勢(shì)。
最近，RISC-V又有了一些新的消息，尤其是在汽車市場。
RISC-V，逐步上車
RISC-V上車的進(jìn)程，自2024年下半年開始加速。
2024年9月，長城汽車成功點(diǎn)亮了基于RISC-V架構(gòu)的車規(guī)級(jí)MCU芯片紫荊M100，這款芯片長城汽車自2023年就開始研發(fā)。產(chǎn)品特點(diǎn)顯著，高算力、模塊化設(shè)計(jì)、內(nèi)核可重構(gòu)、4級(jí)流水線設(shè)計(jì)，在處理速度、耗時(shí)優(yōu)化以及未來升級(jí)擴(kuò)展方面表現(xiàn)出色。增強(qiáng)ESD，滿足冬日、越野場景下對(duì)于靜電的增強(qiáng)要求，性能提升38%。今年，搭載M100芯片的首批車輛將于三季度量產(chǎn)，預(yù)計(jì)5年內(nèi)裝車250萬輛，同時(shí)紫荊半導(dǎo)體正在啟動(dòng)ASIL-D安全等級(jí)的域控制器芯片的自研工作。
也是2024年，11月的時(shí)候，東風(fēng)汽車發(fā)布了高性能車規(guī)級(jí)MCU芯片——DF30。這款車規(guī)級(jí)MCU是RISC-V架構(gòu)，用了芯來NA900系列的處理器IP。采用多核架構(gòu)，主頻最高350MhZ；采用國內(nèi)40nm車規(guī)工藝開發(fā)，全流程國內(nèi)閉環(huán)，功能安全等級(jí)達(dá)到ASIL-D。值得一提的是，芯來的NA900車規(guī)級(jí)處理器是全球首個(gè)通過ISO26262 ASIL-D產(chǎn)品認(rèn)證的RISC-V CPU IP。
國芯科技在最新投資者活動(dòng)中透露，2025年已經(jīng)啟動(dòng)首顆基于RSIC-V架構(gòu)的高性能車規(guī)MCU芯片CCFC3009PT的設(shè)計(jì)開發(fā)。
到了今年3月，業(yè)內(nèi)開始了越來越多關(guān)于RISC-V上車的討論。
3月17日，合肥低調(diào)舉行了一場“汽車與RISC-V芯片技術(shù)融合研討會(huì)”。中心議題只有一個(gè)：RISC-V會(huì)給皖車帶來什么？其中奇瑞汽車、江淮汽車及全省近20家芯片企業(yè)代表和知名投資機(jī)構(gòu)參與研討。這場會(huì)議再次表明，業(yè)界對(duì)RISC-V上車的期待比人們想象中還要高。
推動(dòng)RISC-V上車的，不只是國內(nèi)企業(yè)，許多國際巨頭都開始行動(dòng)，英飛凌就是其中一家。同樣是3月，英飛凌宣布，未來幾年推出基于RISC-V的全新汽車微控制器，引領(lǐng)RISC-V在汽車行業(yè)的應(yīng)用。
具體來看，這個(gè)新系列將被納入英飛凌的汽車MCU品牌 AURIX，擴(kuò)展公司目前基于 TriCore（AURIX TC 系列） 和Arm（TRAVEO 系列、PSOC 系列）的汽車MCU產(chǎn)品組合。新的AURIX系列將涵蓋從入門級(jí)MCU一直到高性能MCU的廣泛汽車應(yīng)用，其范圍將超越當(dāng)前市場上既有的產(chǎn)品。
要知道，去年10月，在英飛凌與米尼奧大學(xué)合作發(fā)布的一篇題為《RISC-V需要安全之輪：MCU發(fā)起側(cè)角度》的論文中，英飛凌還認(rèn)為：RISC-V現(xiàn)階段就高安全性需求的汽車MCU而言還偏年輕和待完善。英飛凌決定做RISC-V架構(gòu)的MCU，其實(shí)也是標(biāo)志進(jìn)軍RISC-V的陣營再加一員猛將。
RISC-V上車，三大優(yōu)勢(shì)
作為全球三大架構(gòu)之一RISC-V，盡管屬于新興的芯片計(jì)算架構(gòu)，但相信大家對(duì)于RISC-V的優(yōu)勢(shì)耳熟能詳：指令集開源、算力擴(kuò)展靈活、商業(yè)模式自由、地緣政治影響較小。這些因素究竟會(huì)如何影響RISC-V上車，我們可以看兩個(gè)具體的例子。
第一個(gè)是前文提到的在合肥低調(diào)召開的RISC-V研討會(huì)。為什么安徽會(huì)開這么一場會(huì)議，因?yàn)榘不盏男履茉雌嚠a(chǎn)量已經(jīng)突破了百萬大關(guān)，現(xiàn)在排在全國第一，并且安徽的汽車出口量也已經(jīng)超過了上海，成為汽車出口第一省。
安徽在汽車制造登頂后，自然需要轉(zhuǎn)換身份，再往前一步就是汽車的“心、魂”，也就是芯片和AI。破解汽車芯片國產(chǎn)化困局，安徽選擇了RISC-V。
第二個(gè)則是宣布今年會(huì)量產(chǎn)搭載RISC-V架構(gòu)的車規(guī)級(jí)MCU芯片紫荊M100汽車的長城汽車。了解長城汽車的讀者應(yīng)該知道，長城汽車對(duì)于引入國產(chǎn)芯片一直比較積極。其實(shí)在2023年的時(shí)候，長城汽車的國產(chǎn)化芯片率已經(jīng)達(dá)到了17%。
但是長城汽車還是面對(duì)很嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)：大部分的國產(chǎn)芯片它在工具鏈和軟件的生態(tài)上不統(tǒng)一，導(dǎo)致替換成本大，此外芯片的質(zhì)量問題也比較多。實(shí)際上，這不僅僅是長城汽車一家會(huì)面對(duì)的狀況，這是每一家汽車廠想要選擇國產(chǎn)芯片都會(huì)面對(duì)的情況。而在和業(yè)內(nèi)專家多次討論后，長城汽車認(rèn)為RISC-V可以實(shí)現(xiàn)芯片架構(gòu)的統(tǒng)一，能夠解決這一問題。
這兩個(gè)例子中，RISC-V被選中上車的優(yōu)勢(shì)都很明顯：
第一，汽車芯片的自主可控需求緊迫。RISC-V的開源開放，讓汽車產(chǎn)業(yè)鏈更加安心。畢竟，目前汽車芯片領(lǐng)域的計(jì)算與控制芯片高度依賴Arm，而全球智能座艙和智能駕駛芯片領(lǐng)域80%以上為Arm架構(gòu)。安徽省汽車創(chuàng)新中心主任任林杰選擇RISC-V的理由之一就是：“RISC-V有開源優(yōu)勢(shì)，降低使用門檻，助力芯片國產(chǎn)化。”
RISC-V當(dāng)初的一句：“Instruction sets want to be free!”（指令集希望自由）。確實(shí)成為了它巨大的優(yōu)勢(shì)。
第二，汽車的電動(dòng)化與智能化，讓RISC-V的靈活定制有更大的空間。在電動(dòng)智能汽車發(fā)展過程中，汽車架構(gòu)呈現(xiàn)出高度碎片化的特點(diǎn)，存在多種指令架構(gòu)層級(jí)。RISC-V的優(yōu)勢(shì)在于，無論采用何種性能處理器，從MCU到CPU再到AI處理器，其編程方式與工具鏈均保持一致。
這意味著熟悉MCU的開發(fā)者也能輕松從事CPU相關(guān)軟件開發(fā)工作，從而極大地提高了軟件的復(fù)用性。對(duì)于汽車制造商而言，若其整車架構(gòu)全面采用RISC-V技術(shù)，將實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈的高度透明化，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)、升級(jí)等帶來巨大便利。
第三，從技術(shù)的角度看，RISC-V功耗低、能效高。同等工藝、主頻接近情況下。RISC-V核在性施、die size（成本）。功耗等主要指標(biāo)上都優(yōu)于ARM核。
美國的伯克利大學(xué)對(duì)比了兩個(gè)RISC-V核與同級(jí)別的ARM核進(jìn)行對(duì)比，他們?cè)谕裙に嚒⑼戎黝l情況下，RISC-V的PPA的指標(biāo)都相對(duì)比較好，就PPA第一個(gè)P是指的是性能，從對(duì)比情況看，它的性能提升比較高。
從實(shí)際的RISC-V芯片實(shí)踐來看，RISC-V架構(gòu)的紫荊芯片M100，實(shí)測的跑分達(dá)到2.42Coremark/MHz，對(duì)比競品性能提升了38%；Die size面積更小，實(shí)測紫荊M100成本面積比競爭對(duì)手低了20%。
此外，從產(chǎn)業(yè)發(fā)展來看，汽車和AI的深度融合勢(shì)在必行，AI時(shí)代市場對(duì)于多樣化的應(yīng)用需求更強(qiáng)。RISC-V可定制的優(yōu)勢(shì)能很好滿足AI加速、邊緣計(jì)算、智能終端等領(lǐng)域的應(yīng)用。這些優(yōu)勢(shì)，也讓不少業(yè)內(nèi)人士達(dá)成共識(shí)：盡管汽車芯片仍由Arm架構(gòu)主導(dǎo)，但RISC-V架構(gòu)有可能重塑競爭格局。
落地車規(guī)，RISC-V挑戰(zhàn)仍在
RISC-V的吸引力不斷增大，但想要RISC-V上車也不是一件容易的事情。
我國基于RISC-V的汽車芯片產(chǎn)品數(shù)量僅有數(shù)十款，且主要定位于中低算力應(yīng)用場景。奕斯偉計(jì)算、國芯科技、芯科集成、先楫半導(dǎo)體、東風(fēng)汽車、長城汽車等企業(yè)，陸續(xù)推出一系列MCU產(chǎn)品，在車身控制（座椅、雨刮、車門、車燈等）、車載充電機(jī)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了部分量產(chǎn)應(yīng)用。
從IP提供商的角度來看，國內(nèi)和國際市場上可供選擇的RISC-V IP數(shù)量偏少、周邊IP配套不完善，導(dǎo)致基于RISC-V的汽車芯片設(shè)計(jì)上存在一定困難。
上車難點(diǎn)一：車規(guī)級(jí)認(rèn)證難。
“任何車載操作系統(tǒng)或者車用的工具鏈，以及車用軟件都要進(jìn)行安全認(rèn)證，這樣才能和芯片進(jìn)行匹配，這是對(duì)車載生態(tài)的一個(gè)限制點(diǎn)?！睒I(yè)內(nèi)人士向記者表示。
通過功能安全認(rèn)證是一場漫長的“拉鋸戰(zhàn)”，如芯來科技的NA900通過ISO 26262 ASIL-D產(chǎn)品認(rèn)證花費(fèi)了近兩年時(shí)間。從整個(gè)芯片的設(shè)計(jì)流程來看，車規(guī)級(jí)芯片的設(shè)計(jì)周期至少比消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品增加了1.5倍以上，一般需要兩到三年才能完成設(shè)計(jì)。時(shí)間成本是RISC-V相關(guān)企業(yè)推動(dòng)車規(guī)產(chǎn)品落地的過程中最關(guān)心的問題。
上車難點(diǎn)二：車載生態(tài)不完善。
另一個(gè)RISC-V上車的難點(diǎn)還是在軟件生態(tài)上，或者說得更直白一點(diǎn)，就是缺乏真正的軟件生態(tài)系統(tǒng)。在軟件可用性和開發(fā)方面，RISC-V 仍在追趕 Arm 和 x86 等公司。RISC-V 的軟件生態(tài)系統(tǒng)需要在多個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域得到改進(jìn)，才能充分發(fā)揮其潛力。
RISC-V芯片要真正走進(jìn)汽車應(yīng)用場景，需要實(shí)現(xiàn)軟硬件的協(xié)同工作。如何打造可覆蓋從建模仿真，到代碼自動(dòng)生成，再到一體化集成編譯環(huán)境和調(diào)試環(huán)境，以及產(chǎn)線燒錄全流程的軟件棧，是企業(yè)持續(xù)關(guān)注的問題。同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)差異化競爭，軟件廠會(huì)提出更多定制化的需求，這也增加了軟硬協(xié)同的難度。
結(jié)語
RISC-V在汽車領(lǐng)域的發(fā)展已然按下加速鍵。
行業(yè)的普遍看法是，RISC-V是一種開放的精簡指令集架構(gòu)，具備開放性和擴(kuò)展性，適用于智能化汽車需求。盡管目前RISC-V在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用尚處于初期階段，但預(yù)計(jì)在未來5至10年內(nèi)將實(shí)現(xiàn)大規(guī)模落地。
車企作為產(chǎn)業(yè)核心，必須主動(dòng)作為。一方面，與芯片供應(yīng)商、軟件開發(fā)商協(xié)同創(chuàng)新，優(yōu)化供應(yīng)鏈體系，確保 RISC-V 芯片及相關(guān)軟件能高效、穩(wěn)定供應(yīng)。另一方面，依據(jù)自身品牌定位與目標(biāo)用戶需求，借助 RISC-V架構(gòu)打造獨(dú)特的汽車智能化賣點(diǎn)。
我國在RISC-V領(lǐng)域起步早、發(fā)展快，中國企業(yè)在RISC-V國際基金會(huì)占據(jù)重要地位，會(huì)員數(shù)量、標(biāo)準(zhǔn)制定及應(yīng)用方面均處于第一梯隊(duì)。抓住RISC-V的機(jī)遇，能夠?yàn)槲覈雽?dǎo)體行業(yè)的自主創(chuàng)新帶來更多可能。
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