车规应用，RISC-V架构如何发力？

　　“选X86还是选ARM?”这是芯片在设计之初的首要问题之一。

　　近些年，这个选项中还增加了一匹黑马—RISC-V。

　　从商业模式来说，X86是封闭的指令架构，适合PC端的高性能计算，功耗最高，供应商主要为英特尔和AMD，基于架构开发芯片并且售卖;Arm架构是由Arm公司研发，适用于移动通讯领域，扩展性不及X86但能耗居中，基于架构再开发处理器核出售给芯片设计公司。

　　RISC-V是目前市面上主流架构中，并不由某一家公司所主导的芯片架构，多用于智能穿戴设备，指令精简，没有历史包袱，功耗也*。

　　近几年来，有越来越多半导体业界的头部公司和产业人士开始参与RISC-V建设。比如今年8月，博世、高通、英飞凌、Nordic半导体以及恩智浦这五家头部汽车电子芯片公司共同宣布，一起合资成立一家基于开源RISC-V架构的新公司。新公司将重点基于RISC-V架构研发汽车领域芯片。未来，还将逐步扩展到移动和物联网等更广泛的市场。

　　那么RISC-V架构因何适用于汽车应用呢?

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　　RISC-V架构因何适用于汽车应用

　　*点，RISC-V具有更先进的架构可以提升汽车系统的整体性能。

　　在软件圈有一个梗：十年的老代码，你敢动吗?

　　这个故事具体情形是：当新入职的同事被告知维护老产品时，看着代码包就像是在雾里看花，当他去问资历更老的同事就会发现，几经轮回已经没有人懂具体逻辑是什么样的，原作者也不知道已经跳了几家公司，于是他没有办法，只能在外边包一层，交付新功能。

　　这，就是历史的包袱。

　　毋庸置疑，RISC-V 的指令集相比ARM和X86要精简得多，包袱也更小。这也意味着编译器可以更容易地生成高效的机器代码，使得程序更容易优化，并且更容易移植到不同的RISC-V处理器上。

　　要知道车上的电控系统、传感器等众多设备都是电老虎，搭载智能驾驶依然会消耗大量电能，所以RISC-V的低功耗是一个亮点。

　　此外，RISC-V 架构不仅短小精悍，而且其不同的部分还能以模块化的方式组织在一起，如此一来制造商可以按需裁剪并增添专用指令，使其以更小的内核面积，更低的功耗，实现高性能表现，显著提高能效比。与此同时，RISC-V允许添加专门的加速器或协处理器来处理特定任务，如图像处理或机器学习，这使得汽车系统能够以更高的效率处理复杂任务，如环境感知和路径规划。

　　第二点，RISC-V模块化设计可带来更广泛的应用。

　　RISC-V架构为各行业芯片带来了全新的设计理念，汽车芯片也是受惠于这种优势。尤其是在MCU层面发展迅速。MCU采用了RISC-V的指令集设计，可以让芯片厂商非常快速地完成低门槛、低成本的芯片设计，并针对特定的应用场景进行定制化的指令集设计，具有很强的灵活性。

　　智能驾驶是RISC-V比较好的一个应用场景。它可以支持高性能的处理，为自动驾驶提供更强的通用计算能力。RISC-V支持自定义的指令集扩展，可以加速特定的应用。此外，相对于竞品来讲安全隔离会更好，虚拟分区也是RISC-V的一个主要优势。智驾芯片上，Mobileye推出的EyeQ Ultra芯片搭载12个RISC-V内核，可支持L4级别自动驾驶需求。

　　RISC-V在智慧座舱领域是一个后来者。智慧座舱采用高通的64位处理器，它的生态已经非常的健全。因为建智慧座舱需要一个非常健全的生态，这个是RISC-V目前在座舱上的一些劣势。但是RISC-V在座舱方面主要是扩展支持虚拟化，也为未来成为座舱应用的后起之秀奠定了一定的基础。同时，现在已经可以支持使用Java语言的系统，Google也已经宣布安卓会支持整个RISC-V。

　　智舱芯片上，SiFive P670A/P870A、中科院计算所第二代“香山”、赛昉科技昉·天枢-90等产品有望代替ARM A系列成为座舱芯片IP核。

　　此外，在云端应用方面，基于RISC-V芯片的算力中心，相较于英伟达等主流人工智能计算硬件拥有更高能耗比，可有效提升云端存储、计算效率，帮助降低汽车云化、车载物联网、自动驾驶开发、车路协同等领域运营成本。

　　不过RISC-V的优势远远不止这些。

　　第三点，RISC-V架构具有更经济的成本和更强的生命力。

　　RISC-V允许任何人免费设计、制造和销售RISC-V芯片和软件，无需像ARM那样购买昂贵的架构许可证。

　　如此，RISC-V的开源优势大幅度降低了整个芯片设计的成本，可以省去IP的授权费。同时，指令集的开源更具生命力以及可持续发展，具备从嵌入式到高性能计算领域的整个覆盖能力。

　　得益于在价格、性能、灵活性、自主可控等方面的优势，也促使了RISC-V在车规级MCU市场与Arm等其他架构MCU瓜分市场的格局形成。并且，近几年来，国内新兴的车规级MCU厂商很多都不约而同的选择了RISC-V架构来做自己的车规级MCU，比如云途半导体、武汉二进制、国芯科技以及芯科集成。

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　　RISC-V上车有哪些难处？

　　“如果说在人工智能领域，人们更关注的是算力，那么在汽车领域，人们关注的首要问题则是安全。”这是SiFive产品营销高级经理林宗民的一句话。

　　RISC-V想要在汽车中得到广泛应用，还需要兼具有优越的安全性和可靠性。RISC-V架构允许集成高级安全功能，如故障检测、错误纠正和安全启动机制。这些功能对于满足汽车安全标准和保护车辆免受安全威胁至关重要。

　　对于企业来讲，通过功能安全认证是一场漫长的“拉锯战”。时间成本是RISC-V相关企业推动车规产品落地的过程中最关心的问题。世界范围内，SiFive和晶心科技等企业在车规上布局较早。SiFive车用系列的RISC-V安全处理器已实现了ISO 26262的ASIL-B和ASIL-D认证，晶心科技在2022年也透露其产品开发流程经过了独立评估，符合最高ASIL-D规格CPU内核的开发要求。在中国大陆，芯来科技的NA900于2021年提交评估申请，通过ISO 26262 ASIL-D产品认证花费了近两年时间。

　　同时任何车载操作系统或者车用的工具链，以及车用软件都要进行安全认证，这样才能和芯片进行匹配，这是对车载生态的一个限制点。在软件定义汽车的时代，如果没有软件生态，基于RISC-V实现的芯片很难在具体应用场景中发挥作用。

　　除了软件生态的劣势，相关的编译器、开发工具以及其他生态要素也还在发展，使得 RISC-V 上车受到诸多阻力。不过当下，在软件生态方面正在发生一些变化，例如：今年6月，包括谷歌、三星、高通、SiFive、平头哥、英特尔在内的13家IT和半导体头部企业发起了全球RISC-V软件生态计划“RISE”，以推动RISC-V处理器在各个领域的市场化落地。

　　尽管RISC-V上车还面临着软件生态的门槛，但多家头部芯片公司和生态厂商在积极推进车规级产品布局。RISC-V正在向更先进的制造工艺、更强劲的性能和更高端的应用持续演进。

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　　国内外厂商推动RISC-V上车

　　随着全新开源的RISC-V架构的兴起，国内外IP供应商已先后推出十余个系列车规级IP，覆盖通用、高性能MCU与安全芯片IP领域，能基本满足目前车规级控制芯片需求。在此基础上，芯片厂商正研发应用于车身、动力、底盘等领域的高性能RISC-V芯片。

　　主要RISC-V车规级IP及芯片产品 来源：各公司官网，车百智库研究院

　　2022年9月，SiFive宣布推出三款车规级内核：E6-A、X280-A和 S7-A 解决方案，以满足信息娱乐、驾驶舱、互联性、ADAS和电气化等当前和未来应用的关键需求。

　　瑞萨在推动RISC-V上车的尝试则更早，2020年4月，瑞萨与SiFive达成合作，共同开发面向汽车应用的下一代高端RISC-V解决方案。紧接着，在2020年年末，瑞萨借助日本半导体公司NSITEXE推出了集成RISC-V协处理器的汽车MCU RH850/U2B。据了解，这款产品主要用于混合动力ICE和xEV牵引逆变器、高端区域控制、连接网关和车辆运动等相关应用。

　　英特尔在CES 2022上推出了专为自动驾驶打造的Eye Q Ultra系统集成芯片。值得一提的是，Mobileye EyeQ Ultra不包含任何X86内核，而是拥有12个RISC-V 内核、ARM GPU和DSP。

　　RISC-V架构被认为中国车规级芯片自主可控的一块“敲门砖”，有望助力提升国产汽车芯片自给率。

　　东风集团与中信科集团共同成立二进制半导体发布的伏羲2360，可应用于发动机、变速箱、三电控制、ADAS、整车控制等领域;泰凌微TLSR9系列应用于汽车通信产品;方寸微电子TIH64Vx690可用于安全MPU。国内MCU厂商爱普特也与阿里平头哥进一步达成深度合作。双方计划未来一年推出六大RISC-V芯片系列产品，主要面向的领域也包括车载领域。

　　但整体上，汽车领域RISC-V芯片应用尚处于早期，仅有少量产品在座椅、车窗控制等功能安全较低领域，尚未实现大规模上车。不过芯科集成资深技术市场总监王超表示：“从这个行业来看，RISC-V市场占有率目前略低，但客户对RISC-V的接受度并不像大家想象的那么低，他们对于RISC-V的态度其实很Open。”

　　值得注意的是，近日，国家新能源汽车技术创新中心与北京开源芯片研究院、北京中科海芯科技有限公司联合在京设立RISC-V车规级芯片技术联合实验室，将共同研究与开发RISC-V车规芯片技术，开展行业技术平台和前沿基础性科研工作，为国内RISC-V车规芯片技术发展按下“快进键”。

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　　RISC-V，未来可期

　　历史上一直是X86和ARM两种架构垄断CPU市场的红利，整个芯片产业一直处于高垄断态势，开源RISC-V的出现打破了垄断，为全球芯片产业发展提供强大的推动力。

　　根据RISC-V基金会的数据，2022年采用RISC-V芯片架构的处理器核已出货100亿颗(其中一半来自中国市场)。据其预测，到2025年采用RISC-V架构的处理器核出货量将突破800亿颗，增长速度远超预期。

　　在这个浪潮中，中国市场已走在AIoT时代发展前列，在市场需求牵引下，中国RISC-V生态已初步形成，全球100亿采用RISC-V的核中有一半来自中国，数百家中国公司都在关注或以RISC-V指令集进行开发，在RISC-V 22个高级会员中，12家为中国企业，包括阿里巴巴、华为、腾讯、中兴等。

　　如今，RISC-V架构正逐渐成为中国芯片设计和制造领域的重要一步，帮助中国在芯片开发和生态建设方面取得成就。