SiFive:RISC-V——塑造汽车行业的未来

RISC-V产品具有开放、标准化、灵活的特点,行业内的从业者很多,能够提供多元化的产业链选择。由于它是开放标准,且灵活性高,故而可以提供更多创新的可能。

2024年11月14日,在第四届汽车芯片产业大会上,SiFive商务拓展总监范涛表示,RISC-V的优点在于,如果用不同的性能处理器,比如MCU、CPU、AI,它的编程方式和所用的工具连都是一样的,整个软件的复用性非常高。基于此,范涛认为,RISC-V是最适合软件定义汽车时代的指令架构集。

范涛指出,生态是一种群体行为,如果企业将力量投入一个封闭的生态系统中,无异于增加未来开源开放系统的进入门槛。他呼吁各个企业共同投入开源开放的架构集,为行业作出贡献。 

图片范涛 | SiFive商务拓展总监

以下为演讲内容整理:

RISC-V的快速发展与优势

谈及汽车,大家普遍感受到一个关键词——“卷”。然而,在我们涉足的RISC-V领域,我们认为还有另一个关键词,其发展速度极为迅猛。因此,我今天将对这个“快”字进行一番阐释。 

RISC-V指令集架构对于大部分人都略显新颖。首先,与大家分享一张图片。这张图片源自十年前的一份报告,由我们公司的Krste Asanovic教授与图灵奖得主David Patterson先生共同撰写。在十月的北美峰会上,David Patterson先生向众人解释了RISC-V初出茅庐时的境况,以及他们当时撰写这份报告的初衷。报告的核心观点,提到了“free”。在国内,大家往往将“free”理解为免费,但实际上,RISC-V指令集架构的初衷是赋予大家自由。因为以往的指令集架构并不自由,获取其授权既困难又充满不确定性。 

图片图源:SiFive

RISC-V作为新兴的指令集架构,融合了以往架构的优点,并规避了推广上的误区,因此近十年来取得了巨大成功。David Patterson教授特别回顾了十年前的预测,并指出这些预测如今都已实现,而且是以更快的速度、在更广阔的范围内实现了RISC-V的发展。

RISC-V的产品特点,主要有三个。第一,它是开放的标准,这一点至关重要。以往许多指令集架构都是私有的,由单一企业维护,最终可能因商业、推广等原因而消逝。因此,开放性至关重要,它依靠社区的力量进行维护,其开放性吸引了众多贡献者。例如,当我们发现安全漏洞时,能够迅速修复,这在开源生态中具有显著优势。此外,开放性使得更多人关注其安全性,从而更不易出现安全隐患。

近期,大家或许注意到一则新闻:Linux创始人仅修改了20行代码,就使kernel的效率提升了2.6%。这充分证明了开源的好处。

再者,是标准化。RISC-V吸取了以往的经验,在标准化方面做了大量工作。包括最近发布的RVA23版本,也是标准化的一部分。因此,RISC-V既开放又标准,正逐步成为全球标准。

此外,RISC-V还具备极高的灵活性。RISC-V能够在架构之外提供扩展,满足特定需求。这种扩展是兼容的,基线保持不变。就像一棵大树,主干始终如一,而枝叶则可根据需要生长。SiFive公司长期致力于主干的发展,同时也重视扩展的可能性。

由于RISC-V具备这三大优点——开放性、标准化和灵活性,它为产业链提供了多元化的机会。你可以选择ABC等多家厂商,而非仅限于一家。这种充分竞争为大家提供了更多选择。同时,由于其开放性和灵活性,RISC-V为创新提供了无限可能。你可以在标准基线的基础上添加特定指令,无论是几条还是几十条,RISC-V都能有机会满足你的需求。

RISC-V国际基金会进展与SiFive的成就

作为社区的维护者,RVI的会员数量和成长速度都令人瞩目。自2022年以来,其成长率达到了40%,而之前的成长率更高,甚至达到了100%以上。预计2030年RISC-V的年出货量将达到160亿个处理器,再过一年将超过200亿。

关于RISC-V的生态问题,我们进行了深入讨论。RISC-V的生态发展是最快的,众多国际科技巨头、X86主要玩家、ARM主要客户以及IP公司都在积极参与。整个产业已经意识到开源开放的标准将成为未来主流。

当我们谈论生态时,我们与客户已经超越了初步的交流层面。对于特定客户和用户,我们更关注他们对生态的具体需求,无论是功能缺失还是性能提升。一旦客户明确需求,我相信凭借SiFive在行业的地位和产业链伙伴的通力合作,我们能够有力支撑客户解决生态缺失或性能提升的问题。因此,RISC-V的发展速度极快,包括会员数量的快速增长。2024年我们已经取得了安卓方面的突破,明年将有更多产品面世。

SiFive是由RISC-V的发明者所创立的公司。SiFive在整个产业链中肩负着重要使命,包括标准化、横向拓展、应用拓展等。我们已经突破了服务器、汽车等多个领域,单核算力和多核技术也取得了显著进步,为产业链提供了有力支撑。在生态系统方面,我们也积极开发板卡,助力生态建设。整体而言,SiFive是RISC-V领域投资最大、影响力最广的企业之一,更已与全球众多科技巨头建立了合作关系。 

图片图源:SiFive

2024年6月,我们成功发布了车规级认证,一次性完成了4款IP的认证工作。8月时,其中一款IP已被客户采用,这充分展现了我们快速的发展速度及市场响应能力。9月,我们推出了全新的AI系列——XM系列。同时,在8月,我们还发布了高性能数据中心芯片,而10月则开始销售高性能电路板,这是生态合作的重要一环。

RISC-V在汽车行业的应用与未来展望

当前汽车架构呈现出高度碎片化的特点,存在多种指令架构层级。作为RISC-V技术的领导者,我们从整体指令架构层面审视这一问题。随着软件定义汽车时代的到来,碎片化架构将带来处理上的挑战。因此,未来架构将趋向于更为简洁。然而,仅架构简洁并不足够,我们对此有独到的解决方案。

RISC-V的优势在于,无论采用何种性能处理器,从MCU到CPU再到AI处理器,其编程方式与工具链均保持一致。这意味着熟悉MCU的开发者也能轻松从事CPU相关软件开发工作,从而极大地提高了软件的复用性。

对于汽车制造商而言,若其整车架构全面采用RISC-V技术,将实现产业链的高度透明化,为产品设计、升级等带来巨大便利。同时,在工程成本、软件成本、复用性以及产品技术理解与把握方面,RISC-V均表现出色。这符合RISC-V开放、灵活且具备标准化能力的特点。我们坚信,RISC-V是软件定义汽车时代最适宜的指令架构。 

图片图源:SiFive

我们的产品分为三个系列:小型MCU系列嵌入式产品、高性能AI产品以及高性能CPU产品。这些产品构成了我们的基础产品线,且每个系列中均有部分产品符合车规级标准,与我们的常规产品线同样丰富多样。

我们提供的技术涵盖高性能CPU、嵌入式小型MCU处理器、多核多集群技术、向量处理、CPU与IO虚拟化以及功能安全方面的ASIL-B与ASIL-D等级别。此外,我们还支持Cybersecurity技术能力。

在嵌入式领域,我们自2015年公司成立以来便持续深耕,至今已推出第四代产品。我们始终致力于全系列产品的研发,而非仅限于高端市场。2024年,我们推出了嵌入式系列的第四代版本,目前已有部分客户迁移至新版本,而部分客户仍在使用旧版本。

我们的E6A是一款32位车规级处理器,该IP包含三个版本,分别提供ASIL-B、ASIL-D、以及AS分步锁版本等不同方案。S7则是一款64位嵌入式处理器,既可用于安全岛应用,也可在大型SOC中实现高效控制。我们在海外已有客户采用此方案以提升CPU的全方位性能。

除了功能安全外,我们还取得了另一项重要成就。虽然21434标准在业界并非最新,但作为IP公司,我们是首家完成该标准认证的企业。我们的E6、S7产品均获得了车规级双认证。

接下来是ADAS解决方案的展示。ADAS功能可拆解为获取、计算和路径规划以及执行三个环节。每个环节所需产品性能各异。前后两端均需高实时性处理器,如我们的E6、S7均可胜任。而中间环节则涉及高性能处理器,包括NPU或CPU。在ADAS领域,我们可提供这三种处理器,助力客户构建完整的系统。 

在ADAS决策与控制方面,我们推出了AI系列处理器。其中,X280产品广受客户好评,是AI领域客户选用最多的设计之一。而X288则适用于其他领域。我们对此进行了升级,推出了X380和X390产品。以X390为例,其带宽翻倍,计算单元数量增加,峰值算力提升至原来的四倍。以上产品我们称之为向量单元处理器,专为AI应用而设计。 

谈及AI,不得不提软件与协议栈。我们采用开源架构实现AI功能,并持续更新算子库以满足快速变化的需求。我们公司投入了大量资源,成功构建了汽车业务团队,该团队涵盖了产品架构师、功能安全经理等关键角色,并在英国剑桥设立了一个出色的团队。

关于RISC-V生态,其重要性不言而喻。在我看来,RISC-V如同一片广阔天地,充满了无限可能。尽管生态构建过程中难免会遇到挑战,但令人振奋的是,目前尚未有任何指令集架构在汽车行业形成垄断地位,这意味着攻克这一领域既非易事,也远非遥不可及。以英飞凌为例,尽管其在MCU市场占据领先地位,但其市场份额也远远未超过半数,况且英飞凌也在关注RISC-V的方案。

生态的构建实则是一种集体行动,我们所从事的研发工作无一不是在为生态的繁荣贡献力量,只是侧重点各有不同。倘若我们将力量局限于封闭的生态系统内,无疑会提高未来进入开源开放系统的门槛。因此,我坚信,若我们能像那些行业巨头一样具备前瞻性的认知,就应更早地投身于开源开放的架构集发展,与RISC-V、SiFive等携手共进,共同推动生态的健康发展。

当前,汽车行业正经历深刻变革,我们SiFive愿借变革之东风,聚产业之合力,以RISC-V为基石,与各位同仁一道,携手为汽车行业赋能创新,共建未来。

(以上内容来自SiFive商务拓展总监范涛于2024年11月14日-15日在第四届汽车芯片产业大会发表的《RISC-V:塑造汽车行业的未来》主题演讲。)