安謀中國“星辰”處理器商用：靈動(dòng)微、全志科技、華大北斗布局合作

5G和AIoT時(shí)代的背景下，Arm架構(gòu)獲得了越來越多的關(guān)注，近期蘋果公司也宣布未來筆記本電腦產(chǎn)品將搭載自造的Arm架構(gòu)處理器，這主要?dú)w功于Arm架構(gòu)下的低功耗、高性能、小尺寸等優(yōu)點(diǎn)。

安謀中國（Arm中國）作為一家深圳本土公司，自2018年4月成立后便一直獨(dú)立運(yùn)作。安謀中國與Arm不同的是，自成立以后便主要集中在3個(gè)生產(chǎn)線：周易AIPU、星辰處理器、山海平臺(tái)安全解決方案。

其中，周易AIPU最早在2018年11月的烏鎮(zhèn)世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)發(fā)布，并于今年4月宣布了客戶芯片商用，這款產(chǎn)品既不屬于CPU，也并非NPU，與之不同的是，AIPU定義了一套新的適用于AI算法的指令集，更加貼合AI的需求。

日前，安謀中國宣發(fā)了3個(gè)生產(chǎn)線中的另一個(gè)重磅產(chǎn)品——“星辰”第一代產(chǎn)品STAR-MC1，21ic中國電子網(wǎng)受邀參加此次分享會(huì)。

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一杯基酒：支持Armv8-M架構(gòu)

星辰處理器（STAR-MC1）是一款安謀中國自研的嵌入式處理器，主要為滿足AIoT應(yīng)用性能、功耗、安全方面而生。安謀中國產(chǎn)品研發(fā)副總裁劉澍為記者介紹，正如其名，星辰意指開發(fā)者希望這款產(chǎn)品能夠像啟明星一樣在國內(nèi)冉冉升起，為產(chǎn)業(yè)賦能；另外，MC1則代表Micro controller系列第一個(gè)CPU。

從研發(fā)歷史上來看，安謀中國從2018年4月成立至2019年9月星辰發(fā)布第一個(gè)EAC版本，對(duì)Arm的核心架構(gòu)進(jìn)行了升級(jí)，包括Armv6-M和Armv7-M，并加入了定制化的指令集，而這些僅用了17個(gè)月。在今年6月30日，STAR-MC1發(fā)布了第二個(gè)版本，也是最終版本，支持了Armv8-M架構(gòu)。

Armv8-M架構(gòu)是Arm去年下半年更新的最新架構(gòu)，STAR-MC1是第一個(gè)對(duì)新架構(gòu)實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)品，同時(shí)STAR-MC1第二版指令擴(kuò)展處理器和Arm劍橋團(tuán)隊(duì)同時(shí)推出，充分表明了安謀中國團(tuán)隊(duì)在CPU設(shè)計(jì)的技術(shù)和速度是全球領(lǐng)先的。

性能方面，達(dá)到了1.5 DMIPS/MHz & 4.02 Coremark/MHz這樣的水準(zhǔn)，同時(shí)繼承了V7和V8結(jié)構(gòu)的DSP指令和浮點(diǎn)指令計(jì)算單元，這些新的結(jié)構(gòu)體系的升級(jí)，使得它可提供比上一代的Arm處理器高20%的性能提升（在同一主頻下）。另外，在功耗上也與性能進(jìn)行了均衡的配置。

圖1：STAR-MC1支持最新Armv8-M架構(gòu)并具有最新安全技術(shù)

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除了Armv8-M的所有特色以外，需要注意的是STAR-MC1進(jìn)一步拓展了TrustZone這一安全功能。劉澍表示，未來智能物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中，無論是生活還是工業(yè)生產(chǎn)、汽車電子領(lǐng)域，安全會(huì)是下一個(gè)重要的痛點(diǎn)，因此將手機(jī)AP熟悉的安全技術(shù)引入了微處理器中，進(jìn)一步在生態(tài)可集成角度發(fā)展微處理器安全技術(shù)。

TrustZone安全方案可將運(yùn)行環(huán)境隔離為安全區(qū)和非安全區(qū)，用戶的敏感運(yùn)行程序可放在安全區(qū)運(yùn)行，反之一些應(yīng)用型程序則可放在非安全區(qū)執(zhí)行。劉澍表示，通過這種硬件的隔離方式，可以保證服務(wù)程序、敏感數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)得到很好的保護(hù)，這是TrustZone的一貫概念，也從A級(jí)別處理器繼承到了M級(jí)別處理器中，對(duì)生態(tài)的可延續(xù)性是非常友好的。

值得一提的是，STAR-MC1的創(chuàng)新性在于整個(gè)緩存（Cache）的結(jié)構(gòu)引入了M級(jí)別的處理器中，這種特色可充分提高系統(tǒng)級(jí)的性能和效率。劉澍強(qiáng)調(diào)，很多處理器數(shù)據(jù)的讀取需要通過總線或外部存儲(chǔ)讀取，這對(duì)系統(tǒng)的效率和功耗是一種很大的浪費(fèi)。以前的微處理器中，為了節(jié)省面積和成本，并沒有使用緩存技術(shù)。

圖2：STAR-MC1的整體特色功能

需要注意的是，STAR-MC1在Armv8-M的架構(gòu)中植入了兩個(gè)用于定制化擴(kuò)展的重要特色功能：

1、加入了協(xié)處理器接口。劉澍表示很多客戶會(huì)在細(xì)分市場做出不同創(chuàng)新，對(duì)于通用處理器來說，在細(xì)分市場擁有突出的特點(diǎn)是非常重要的，諸如加入FFT加速、編碼器加速功能，這些加速可以通過這個(gè)協(xié)處理器接口上接入?yún)f(xié)處理器快速完成。

2、加入了用戶可定制化指令集。Armv8-M創(chuàng)新架構(gòu)下，客戶可以自由定制指令集，通過自己的指令集一方面可將特色操作固化在CPU流水線中，提供高效執(zhí)行效率；另一方面，對(duì)客戶的軟硬件知識(shí)產(chǎn)權(quán)進(jìn)行保護(hù)和差異化。

圖3：STAR-MC1具有可定制指令集

劉澍為記者解釋，安謀中國IP的設(shè)計(jì)理念在于通用設(shè)計(jì)之上，要給用戶和客戶提供可定義、可擴(kuò)展的靈活性，最終將體現(xiàn)在細(xì)分市場的高效率上，此前發(fā)布的周易產(chǎn)品也具有這種可擴(kuò)展、可定制化的接口和擴(kuò)展技術(shù)。

STAR-MC1也是第一個(gè)在CPU引入這種技術(shù)的。通過這種協(xié)處理器硬件接口，直接訪問CPU內(nèi)部的寄存器堆，操作寄存器堆操作數(shù)并將結(jié)果返回到寄存器，可讓其他Arm指令直接再處理，這樣效果會(huì)比協(xié)處理器更高。而這樣的定制化指令擴(kuò)展，可使用戶和Arm程序間交互實(shí)現(xiàn)零延遲和無縫連接，同時(shí)編譯工具鏈中也有預(yù)留接口充分保護(hù)客戶的軟硬件知識(shí)產(chǎn)權(quán)之外，還能對(duì)各個(gè)市場不同效能或處理性能要求得到充分滿足。

生態(tài)系統(tǒng)方面，除了Arm本身工具的加持之外，STAR-MC1也支持主流的各種工具鏈、編譯器、操作系統(tǒng)、仿真器，保證能在研發(fā)上擁有流暢和良好的體驗(yàn)。

圖4：STAR-MC1的生態(tài)系統(tǒng)支持

一斟百搭：助力國產(chǎn)化器件

劉澍表示，目前STAR-MC1已有很多客戶采用，并已取得流片，截至目前，星辰處理器已有30個(gè)授權(quán)客戶，這30個(gè)授權(quán)客戶里有21個(gè)客戶已經(jīng)有項(xiàng)目進(jìn)行集成、設(shè)計(jì)，其中有7個(gè)項(xiàng)目已流片，廣泛應(yīng)用于通用MCU、互聯(lián)芯片、系統(tǒng)控制、汽車電子、存儲(chǔ)、定位、傳感器控制等領(lǐng)域。

在媒體分享會(huì)上，也有合作廠商講述了和星辰處理器的故事。靈動(dòng)微電子董事長兼總經(jīng)理吳忠潔表示，安謀中國推出的STAR-MC1契合了公司的想法，很快就會(huì)與安謀中國獲取許可，著手一系列工作。

他認(rèn)為，MCU有四個(gè)方面特別重要：其一，產(chǎn)品自身的可靠性和安全性，從應(yīng)用層面和底層防止被破譯；其二，擁有豐富的可連接性，即豐富的接口；其三，擁有低功耗，延長使用壽命；其四，擁有可靠性，包括靜電保護(hù)，閂鎖效應(yīng)、浪涌、脈沖干擾等。

而這些恰好與STAR-MC1剛好契合，與STAR-MC1的合作除了更換處理器以外，整體的封裝管腳也將從20個(gè)增加到100個(gè)，頻率將從24M提升到164M。

圖5：靈動(dòng)微認(rèn)為MCU的發(fā)展與STAR-MC1特性相符

全志科技最新發(fā)布的XR806是基于STAR-MC1開發(fā)的一款低功耗、高性能、安全為一體的IoT芯片。根據(jù)全志科技模擬互聯(lián)事業(yè)部研發(fā)副總裁潘攀的介紹，全志科技在無線產(chǎn)品方面已耕耘多年，產(chǎn)品也圍繞Arm架構(gòu)積累多年經(jīng)驗(yàn)。

潘攀強(qiáng)調(diào)，2018年安謀中國在介紹這款MCU核時(shí)全志科技就非常感興趣，主要原因在于產(chǎn)品的特性非常符合XR806這款產(chǎn)品的定義需求，并克服了前一代產(chǎn)品的痛點(diǎn)。所以全志科技第一時(shí)間與安謀中國深入溝通，并成為了最早開始推進(jìn)產(chǎn)品化的客戶。

STAR-MC1主要擁有三方面優(yōu)點(diǎn)，其一，基于Armv8-M架構(gòu)擁有更高的性能和能效比；其二，具有Arm環(huán)境的支持，特別是TrustZone的安全機(jī)制；其三，擁有浮點(diǎn)和定點(diǎn)運(yùn)算的DSP LPA單元。

圖6：XR806基于TrustZone技術(shù)

華大北斗CEO孫中亮在會(huì)上表示，華大北斗作為國內(nèi)北斗GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航定位芯片設(shè)計(jì)廠商，一直與Arm中國持續(xù)合作，自主設(shè)計(jì)研發(fā)并量產(chǎn)了全球首顆支持北斗三號(hào)信號(hào)體制的多系統(tǒng)、多頻、基帶射頻一體化、高精度SoC芯片。

結(jié)合最新的寬帶射頻技術(shù)、可配置的基帶技術(shù)、抗干擾技術(shù)、超低功耗技術(shù)等一系列最新設(shè)計(jì)技術(shù)，在一顆芯片上實(shí)現(xiàn)了多系統(tǒng)、多頻、高精度、抗干擾、低功耗、高集成、小型化等多項(xiàng)行業(yè)典型指標(biāo)，為北斗三號(hào)系統(tǒng)全球組網(wǎng)地面應(yīng)用提供了必不可少的芯片級(jí)高精度產(chǎn)品支撐。

可廣泛應(yīng)用于汽車精準(zhǔn)導(dǎo)航、車輛管理、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、智慧物流、智能駕駛、GIS采集、工程測繪等領(lǐng)域。同時(shí)，華大北斗也基于核心芯片提供北斗開放平臺(tái)，以開放共享的姿態(tài)，攜同產(chǎn)業(yè)鏈研發(fā)力量，共同打造中國北斗芯，為全球用戶帶來更精準(zhǔn)的中國芯體驗(yàn)。

作為一個(gè)國產(chǎn)化的處理器，Arm衍生的嵌入式處理器，可以看出STAR-MC1貼合市場的需求，且也已取得非常多客戶認(rèn)可。而在許多人會(huì)擔(dān)心的授權(quán)方面，劉澍強(qiáng)調(diào)，經(jīng)過技術(shù)分析，STAR-MC1并不會(huì)受到相關(guān)進(jìn)出口管制。

通過新產(chǎn)品以及已發(fā)布的產(chǎn)品，不難發(fā)現(xiàn)未來安謀中國的目標(biāo)是“周易”+“星辰”+“山海”的一整套AIoT端自研產(chǎn)品加持。最終將有多少相關(guān)產(chǎn)品量產(chǎn)，我們將持續(xù)關(guān)注。