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RISC-V的未來應(yīng)走向何方

新思科技 ? 來源:新思科技 ? 2025-04-01 09:30 ? 次閱讀
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半導(dǎo)體行業(yè)正孜孜不倦地推動創(chuàng)新,在這個過程中,做出正確選擇,正成為芯片成功的關(guān)鍵因素。在眾多操作系統(tǒng)、編譯器、調(diào)試器和其他工具的選項中,開放的RISC-V指令集架構(gòu)(ISA)正在加速普及。這種開放式ISA賦予了開發(fā)者更多自由,使其能夠以開源或商業(yè)資源為起點,打造專屬的定制處理器。

與私有版權(quán)的處理器架構(gòu)相比,RISC-V架構(gòu)支持設(shè)計團隊根據(jù)目標終端應(yīng)用程序的需求,更加靈活定制處理器架構(gòu)。通過按需選擇所需功能,開發(fā)者可以針對關(guān)鍵應(yīng)用實現(xiàn)功耗、性能和芯片面積(PPA)的出色平衡。

憑借其開放性和技術(shù)優(yōu)勢,RISC-V在近幾年迅速崛起。根據(jù)Semico Research的數(shù)據(jù),到2028年,RISC-V CPU半導(dǎo)體IP使用費預(yù)計將達到2.3億美元,復(fù)合年增長率為26.7%。作為負責(zé)管理該標準的全球非營利組織,RISC-V International也報告稱,該標準的行業(yè)采用率、活動及市場熱度均呈現(xiàn)強勁增長勢頭。

RISC-V有多種實現(xiàn)形式。如果采用免版稅的開源核心,任何團隊都可以在其基礎(chǔ)上開發(fā)專屬的解決方案和服務(wù)。同時,市場上亦不乏豐富的商業(yè)IP產(chǎn)品。在本文中,我們將進一步討論為什么RISC-V對于從汽車到5G移動、AI和數(shù)據(jù)中心等應(yīng)用越來越重要。

RISC-V的起源及其架構(gòu)的演進

RISC-V最初于2010年5月由美國加州大學(xué)伯克利分校開發(fā),當(dāng)時主要用于學(xué)術(shù)用途,其設(shè)計理念源于業(yè)已超過四十余年研究的先進計算機架構(gòu)概念。2011年,第一款RISC-V芯片成功流片。隨著ISA技術(shù)規(guī)格的發(fā)布,RISC-V規(guī)范正式進入公共領(lǐng)域。在RISC-V ISA中,其基本指令集就可以運行大部分的軟件。通過可選擴展,開發(fā)者可以針對不同的終端市場定制架構(gòu)。開發(fā)者可以自行選擇所需功能,而不必使用架構(gòu)的完整功能集。

當(dāng)前的RISC-V版本被認為是基于精簡指令集計算機(RISC)概念的第五代處理器。RISC-V International作為其背后的推動力量,匯聚了全球超過70個國家的3,800多家成員公司,共同定義了開放標準規(guī)范,推動處理器創(chuàng)新,同時倡導(dǎo)更高層次的設(shè)計自由度。該組織指出,截至2022年底,搭載RISC-V處理器的芯片出貨量已超過100億顆。

現(xiàn)在,越來越多的公司開始開發(fā)能夠支持RISC-V的解決方案。此番行業(yè)合作也進一步推動其架構(gòu)的演進。新思科技是RISC-V International的成員。

RISC-V International首席執(zhí)行官Calista Redmond:“隨著RISC-V在多個市場的廣泛應(yīng)用,RISC-V International董事會指引方向、推動標準向前發(fā)展方面發(fā)揮著不可或缺的作用。新思科技在SoC設(shè)計解決方案領(lǐng)域的深厚技術(shù)積累為架構(gòu)提供了大力支持,并將進一步增強我們規(guī)劃RISC-V標準未來藍圖的能力。”

RISC-V的主要優(yōu)勢

RISC-V架構(gòu)為處理器提供了精簡指令來處理不同任務(wù)。顯而易見,這正是該標準如此受歡迎的原因。比較而言,復(fù)雜指令集(CISC)的指令規(guī)模龐大、定義復(fù)雜。因此,基于RISC-V指令集設(shè)計處理器,其電路結(jié)構(gòu)更加簡潔直觀,大大降低了設(shè)計難度。

憑借靈活性、可擴展性以及模塊化特點,開發(fā)者能夠使用RISC-V,以相對較快的速度,定制各類僅適配目標應(yīng)用的處理器。無論是設(shè)計簡單的嵌入式系統(tǒng),還是構(gòu)建大型超級計算機,開發(fā)者都可以從相同的基礎(chǔ)ISA出發(fā)。此外,簡化軟件開發(fā)流程也有助于縮短整體設(shè)計周期。

在各行各業(yè)中,安全性始終是一個核心關(guān)注點。為了解決這些問題,RISC-V架構(gòu)內(nèi)置了多種安全功能。這些功能通常通過開源參考設(shè)計、軟件組合分析工具和安全擴展來實現(xiàn)。

誰在使用RISC-V?

RISC-V起初主要用于嵌入式應(yīng)用和微控制器領(lǐng)域。經(jīng)過多年的發(fā)展,這個開源標準在汽車、數(shù)據(jù)中心和高性能計算等諸多應(yīng)用領(lǐng)域持續(xù)受到關(guān)注,也越來越多地應(yīng)用到各式各樣的AI工作負載中。以下為廣泛采用RISC-V架構(gòu)的主要領(lǐng)域:

汽車:對于車載SoC,RISC-V處理器可以滿足信息娛樂、高級駕駛輔助和通信等系統(tǒng)對性能、功耗、成本和安全性的要求。

高性能計算(HPC)和數(shù)據(jù)中心:RISC-V ISA的可定制性非常適合處理復(fù)雜的計算任務(wù):RISC-V的可擴展技術(shù)支持開發(fā)簡單、安全和靈活的處理器內(nèi)核,從而滿足這些應(yīng)用的能效要求。

人工智能:AI芯片往往采用異構(gòu)設(shè)計,開發(fā)者會盡可能選擇RISC-V等現(xiàn)成的處理器作為協(xié)處理器或者內(nèi)建控制器,從而把主要精力集中在用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等計算任務(wù)的AI加速器的設(shè)計中。

可穿戴設(shè)備、工業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)和家用電器:這個領(lǐng)域的電池供電設(shè)計和空間通常非常有限,因此RISC-V處理器是滿足其電源需求的理想選擇。

5G移動:RISC-V內(nèi)核可以根據(jù)智能手機等移動設(shè)備的性能需求進行定制,也可以作為大型SoC中的組件,專門處理特定任務(wù)

航空:RISC-V憑借其高可靠性和安全性,是可以滿足相關(guān)嚴苛要求的優(yōu)選方案。

RISC-V的未來應(yīng)走向何方?

隨著RISC-V架構(gòu)采用率的持續(xù)攀升,其生態(tài)系統(tǒng)和行業(yè)協(xié)作也在不斷壯大。近年來,一系列引人注目的合作項目相繼涌現(xiàn)。例如,RISC-V軟件生態(tài)系統(tǒng)(RISE)項目匯聚了全球杰出行業(yè)領(lǐng)袖,致力于加速RISC-V架構(gòu)的開源軟件開發(fā)。在德國,一家同樣匯聚了許多精英人才的機構(gòu)也漸漸成型,專注于促進基于標準的參考架構(gòu)開發(fā),其初期重點聚焦于汽車電子領(lǐng)域。Semico最近的一份報告指出,近年來阻礙汽車生產(chǎn)的半導(dǎo)體供應(yīng)鏈短缺現(xiàn)象,正促使汽車制造商對RISC-V標準產(chǎn)生濃厚興趣。

RISC-V的日益普及并非偶然。作為開放架構(gòu),RISC-V為開發(fā)者提供了超強靈活性,使其能夠根據(jù)需求定制基于RISC-V處理器的SoC。正如前文所言,正確的選擇在推動半導(dǎo)體設(shè)計創(chuàng)新方面發(fā)揮著重要作用。

作為RISC-V國際組織的主要成員之一,新思科技三十多年來一直致力于以創(chuàng)新的EDA解決方案加速RISC-V處理器IP開發(fā)和優(yōu)化,應(yīng)對RISC-V芯片開發(fā)中性能、功耗和面積(PPA)的優(yōu)化、驗證簽核、早期軟件開發(fā)以及加快上市時間等諸多復(fù)雜挑戰(zhàn)。 同時,新思科技也推出定制的ARC-V處理器IP,滿足RISC-V SoC的特定性能和效率需求。

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原文標題:從汽車到 AI,RISC-V 如何重塑產(chǎn)業(yè)生態(tài)

文章出處:【微信號:Synopsys_CN,微信公眾號:新思科技】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

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