在2025中國RISC-V生態大會上,中國科學院計算技術研究所副所長、北京開源芯片研究院首席科學家、中國開放指令生態(RISC-V)聯盟秘書長包云崗表示,AI、汽車領域將成為RISC-V新興應用場景。
從汽車市場來看,在智能駕駛、智能座艙等領域需要大算力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架構一騎絕塵,鮮見RISC-V身影。但RISC-V會上車,這是肯定的,也是大趨勢。
最近,RISC-V又有了一些新的消息,尤其是在汽車市場。
01
RISC-V,逐步上車
RISC-V上車的進程,自2024年下半年開始加速。
2024年9月,長城汽車成功點亮了基于RISC-V架構的車規級MCU芯片紫荊M100,這款芯片長城汽車自2023年就開始研發。產品特點顯著,高算力、模塊化設計、內核可重構、4級流水線設計,在處理速度、耗時優化以及未來升級擴展方面表現出色。增強ESD,滿足冬日、越野場景下對于靜電的增強要求,性能提升38%。今年,搭載M100芯片的首批車輛將于三季度量產,預計5年內裝車250萬輛,同時紫荊半導體正在啟動ASIL-D安全等級的域控制器芯片的自研工作。
也是2024年,11月的時候,東風汽車發布了高性能車規級MCU芯片——DF30。這款車規級MCU是RISC-V架構,用了芯來NA900系列的處理器IP。采用多核架構,主頻最高350MhZ;采用國內40nm車規工藝開發,全流程國內閉環,功能安全等級達到ASIL-D。值得一提的是,芯來的NA900車規級處理器是全球首個通過ISO26262 ASIL-D產品認證的RISC-V CPU IP。
國芯科技在最新投資者活動中透露,2025年已經啟動首顆基于RSIC-V架構的高性能車規MCU芯片CCFC3009PT的設計開發。
到了今年3月,業內開始了越來越多關于RISC-V上車的討論。
3月17日,合肥低調舉行了一場“汽車與RISC-V芯片技術融合研討會”。中心議題只有一個:RISC-V會給皖車帶來什么?其中奇瑞汽車、江淮汽車及全省近20家芯片企業代表和知名投資機構參與研討。這場會議再次表明,業界對RISC-V上車的期待比人們想象中還要高。
推動RISC-V上車的,不只是國內企業,許多國際巨頭都開始行動,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RISC-V在汽車行業的應用。
具體來看,這個新系列將被納入英飛凌的汽車MCU品牌 AURIX,擴展公司目前基于 TriCore(AURIX TC 系列) 和Arm(TRAVEO 系列、PSOC 系列)的汽車MCU產品組合。新的AURIX系列將涵蓋從入門級MCU一直到高性能MCU的廣泛汽車應用,其范圍將超越當前市場上既有的產品。
要知道,去年10月,在英飛凌與米尼奧大學合作發布的一篇題為《RISC-V需要安全之輪:MCU發起側角度》的論文中,英飛凌還認為:RISC-V現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架構的MCU,其實也是標志進軍RISC-V的陣營再加一員猛將。
02
RISC-V上車,三大優勢
作為全球三大架構之一RISC-V,盡管屬于新興的芯片計算架構,但相信大家對于RISC-V的優勢耳熟能詳:指令集開源、算力擴展靈活、商業模式自由、地緣政治影響較小。這些因素究竟會如何影響RISC-V上車,我們可以看兩個具體的例子。
第一個是前文提到的在合肥低調召開的RISC-V研討會。為什么安徽會開這么一場會議,因為安徽的新能源汽車產量已經突破了百萬大關,現在排在全國第一,并且安徽的汽車出口量也已經超過了上海,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。破解汽車芯片國產化困局,安徽選擇了RISC-V。
第二個則是宣布今年會量產搭載RISC-V架構的車規級MCU芯片紫荊M100汽車的長城汽車。了解長城汽車的讀者應該知道,長城汽車對于引入國產芯片一直比較積極。其實在2023年的時候,長城汽車的國產化芯片率已經達到了17%。
但是長城汽車還是面對很嚴峻的挑戰:大部分的國產芯片它在工具鏈和軟件的生態上不統一,導致替換成本大,此外芯片的質量問題也比較多。實際上,這不僅僅是長城汽車一家會面對的狀況,這是每一家汽車廠想要選擇國產芯片都會面對的情況。而在和業內專家多次討論后,長城汽車認為RISC-V可以實現芯片架構的統一,能夠解決這一問題。
這兩個例子中,RISC-V被選中上車的優勢都很明顯:
第一,汽車芯片的自主可控需求緊迫。RISC-V的開源開放,讓汽車產業鏈更加安心。畢竟,目前汽車芯片領域的計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域80%以上為Arm架構。安徽省汽車創新中心主任任林杰選擇RISC-V的理由之一就是:“RISC-V有開源優勢,降低使用門檻,助力芯片國產化。”
RISC-V當初的一句:“Instruction sets want to be free!”(指令集希望自由)。確實成為了它巨大的優勢。
第二,汽車的電動化與智能化,讓RISC-V的靈活定制有更大的空間。在電動智能汽車發展過程中,汽車架構呈現出高度碎片化的特點,存在多種指令架構層級。RISC-V的優勢在于,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的開發者也能輕松從事CPU相關軟件開發工作,從而極大地提高了軟件的復用性。對于汽車制造商而言,若其整車架構全面采用RISC-V技術,將實現產業鏈的高度透明化,為產品設計、升級等帶來巨大便利。
第三,從技術的角度看,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)。功耗等主要指標上都優于ARM核。
美國的伯克利大學對比了兩個RISC-V核與同級別的ARM核進行對比,他們在同等工藝、同等主頻情況下,RISC-V的PPA的指標都相對比較好,就PPA第一個P是指的是性能,從對比情況看,它的性能提升比較高。
從實際的RISC-V芯片實踐來看,RISC-V架構的紫荊芯片M100,實測的跑分達到2.42Coremark/MHz,對比競品性能提升了38%;Die size面積更小,實測紫荊M100成本面積比競爭對手低了20%。
此外,從產業發展來看,汽車和AI的深度融合勢在必行,AI時代市場對于多樣化的應用需求更強。RISC-V可定制的優勢能很好滿足AI加速、邊緣計算、智能終端等領域的應用。這些優勢,也讓不少業內人士達成共識:盡管汽車芯片仍由Arm架構主導,但RISC-V架構有可能重塑競爭格局。
03
落地車規,RISC-V挑戰仍在
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的汽車芯片產品數量僅有數十款,且主要定位于中低算力應用場景。奕斯偉計算、國芯科技、芯科集成、先楫半導體、東風汽車、長城汽車等企業,陸續推出一系列MCU產品,在車身控制(座椅、雨刮、車門、車燈等)、車載充電機領域實現了部分量產應用。
從IP提供商的角度來看,國內和國際市場上可供選擇的RISC-V IP數量偏少、周邊IP配套不完善,導致基于RISC-V的汽車芯片設計上存在一定困難。
上車難點一:車規級認證難。
“任何車載操作系統或者車用的工具鏈,以及車用軟件都要進行安全認證,這樣才能和芯片進行匹配,這是對車載生態的一個限制點?!睒I內人士向記者表示。
通過功能安全認證是一場漫長的“拉鋸戰”,如芯來科技的NA900通過ISO 26262 ASIL-D產品認證花費了近兩年時間。從整個芯片的設計流程來看,車規級芯片的設計周期至少比消費級產品增加了1.5倍以上,一般需要兩到三年才能完成設計。時間成本是RISC-V相關企業推動車規產品落地的過程中最關心的問題。
上車難點二:車載生態不完善。
另一個RISC-V上車的難點還是在軟件生態上,或者說得更直白一點,就是缺乏真正的軟件生態系統。在軟件可用性和開發方面,RISC-V 仍在追趕 Arm 和 x86 等公司。RISC-V 的軟件生態系統需要在多個關鍵領域得到改進,才能充分發揮其潛力。
RISC-V芯片要真正走進汽車應用場景,需要實現軟硬件的協同工作。如何打造可覆蓋從建模仿真,到代碼自動生成,再到一體化集成編譯環境和調試環境,以及產線燒錄全流程的軟件棧,是企業持續關注的問題。同時,為實現差異化競爭,軟件廠會提出更多定制化的需求,這也增加了軟硬協同的難度。
04
結語
RISC-V在汽車領域的發展已然按下加速鍵。
行業的普遍看法是,RISC-V是一種開放的精簡指令集架構,具備開放性和擴展性,適用于智能化汽車需求。盡管目前RISC-V在汽車領域的應用尚處于初期階段,但預計在未來5至10年內將實現大規模落地。
車企作為產業核心,必須主動作為。一方面,與芯片供應商、軟件開發商協同創新,優化供應鏈體系,確保 RISC-V 芯片及相關軟件能高效、穩定供應。另一方面,依據自身品牌定位與目標用戶需求,借助 RISC-V架構打造獨特的汽車智能化賣點。
我國在RISC-V領域起步早、發展快,中國企業在RISC-V國際基金會占據重要地位,會員數量、標準制定及應用方面均處于第一梯隊。抓住RISC-V的機遇,能夠為我國半導體行業的自主創新帶來更多可能。
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