晶心科技：力爭推出更強大的RISC-V產(chǎn)品陣容

自“中興事件”爆發(fā)以來，“中國芯”變得愈加煎熬，而隨著RISC-V的熱度不斷升高，越來越多的人們將它視為中國芯片發(fā)展的一條新出路和新希望。

那么，RISC-V目前處于什么階段？為什么中國市場對采用RISC-V架構(gòu)擁有如此高的熱情？其對中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)來說具有哪些方面的意義？又適用于哪些應(yīng)用場景呢？

近日，21ic特地邀請了晶心科技總經(jīng)理林志明，圍繞RISC-V的發(fā)展歷程、生態(tài)現(xiàn)狀、架構(gòu)創(chuàng)新，以及開發(fā)實例等進(jìn)行了詳細(xì)分析。

（晶心科技總經(jīng)理林志明）

1、晶心科技在2019年取得了哪些成績？

晶心科技在2019年整體營收表現(xiàn)亮眼，較2018年大幅成長70%。其中，截至2019年第三季，統(tǒng)計美國業(yè)績的貢獻(xiàn)度占比提升至30%；若以應(yīng)用領(lǐng)域來看，以人工智能（AI）的業(yè)績貢獻(xiàn)度最高，占所有簽約項目之一半。

2、2019年晶心科技有哪些特別重大的產(chǎn)品或技術(shù)突破？

因應(yīng)快速發(fā)展的全球嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，晶心科技致力成為創(chuàng)新高效能、低功耗32及64位處理器核心和相關(guān)開發(fā)環(huán)境的世界級創(chuàng)建者，近年更是積極推廣RISC-V開源指令集架構(gòu)，將研發(fā)嵌入式處理器IP 15年的豐富經(jīng)驗結(jié)合RISC-V技術(shù)，推出了AndeStar? V5架構(gòu)以及多樣的V5系列RISC-V處理器。

在2019年，晶心進(jìn)一步推出更為豐富、強大的RISC-V產(chǎn)品陣容，包括：

? AndesCore? RISC-V多核心處理器A25MP和AX25MP

A25MP和AX25MP是第一款具備完整DSP指令集（RISC-V P-extension）的商用RISC-V核心，具備高速緩存一致性管理（cache-coherent）的多核處理器，和基于晶心草擬并捐贈給RISC-V基金會的DSP指令集，可支持多達(dá)四個CPU核心。此外，同時具備對Linux對稱多重處理（SMP）架構(gòu)的支持，將RISC-V處理器的效能提升至更高的水平，助AI、先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）等需要高度運算能力的應(yīng)用大幅提高性能。

? Andes Custom Extension? （ACE）

除了一般功能以外，RISC-V規(guī)格預(yù)留了客制指令集的空間，以便于加入Domain-Specific Architecture/Acceleration（DSA）擴充，以支持如AI/機器學(xué)習(xí)、AR/VR、ADAS及新世代存儲和連網(wǎng)等設(shè)計?？椭苹噶钅艽蠓鶑娀瘧?yīng)用性能，同時兼顧可編程性。然而，設(shè)計新指令需CPU專業(yè)知識及大量人力來修改既有的處理器硬件和相關(guān)軟件工具，并確認(rèn)其功能無誤，因此加入客制化指令對許多SoC設(shè)計團隊來說并不容易。

不過，只要透過晶心的Andes Custom Extension? （ACE）設(shè)計環(huán)境，便可大幅簡化加入客制化指令的步驟。ACE對熟悉Verilog和C語言設(shè)計的工程師來說相當(dāng)容易上手，ACE語法僅需較少的程序代碼便可打造多元的功能。藉由取代baseline指令的一串序列，ACE指令不僅可加快應(yīng)用，還可降低功耗及程序代碼大小，有助突破應(yīng)用設(shè)計瓶頸。

由于RISC-V特點在簡潔、模塊化以及可擴充性，晶心所提供的ACE可讓工程師易于增加他們所喜歡的客制化指令集。結(jié)合ACE及晶心高度優(yōu)化的V5系列處理器后，便能大幅提升性能，達(dá)成高效能的設(shè)計目標(biāo)。而在應(yīng)用上，這樣的環(huán)境和特點也特別適合于目前正在起飛的AI應(yīng)用，所以ACE也獲得客戶高評價與高度采用。

? 晶心自有DSP指令集與RISC-V P-extension之關(guān)系

對許多處理例如語音、音頻和影像等數(shù)字訊號的嵌入式應(yīng)用，僅使通用型指令集是不夠的，它們所需要的是高效能DSP指令集。為響應(yīng)對RISC-V ISA中DSP功能的高度需求，晶心身為RISC-V基金會創(chuàng)始白金會員（Platinum Member），擔(dān)任RISC-V基金會P-extension項目群組（Task Group）的主席，將經(jīng)業(yè)界實證的自有DSP指令集P-extension捐贈給RISC-V基金會，成為自選的RISC-V擴充模塊之一。是全世界第一家推出RISC-V帶著P-extension的數(shù)字訊號處理微處理器的公司，也獲得市場的好評并廣泛采納。

晶心具DSP功能的處理器方案包括了編譯程序、DSP函式庫和仿真器等完整支持工具。它們使用于多任務(wù)串接卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（MtCNN）人臉偵測算法的PNet上時加速了超過7倍之多。當(dāng)使用CIFAR-10這組常用于訓(xùn)練機器學(xué)習(xí)和計算機視覺算法的影像來執(zhí)行影像分類性能評比測試時，它們更將性能提升了一個數(shù)量級以上。

在2019年第四季度，晶心發(fā)表將于2020年推出的更為強大RISC-V產(chǎn)品陣容，包括：

? AndesCore? 27系列處理器核心

AndesCore? 27系列處理器核心為RISC-V指令集架構(gòu)中領(lǐng)先支持向量延伸架構(gòu)（RISC-V V-extension）的處理器。同時，晶心也重新設(shè)計內(nèi)存存取子系統(tǒng)，加速存取的帶寬以及效率。藉由AndesCore? 27系列處理器，晶心為RISC-V產(chǎn)業(yè)界提供了前所未有的高效能和靈活性，并領(lǐng)先于其他RISC-V處理器供貨商，帶領(lǐng)RISC-V架構(gòu)真正進(jìn)入可延伸性計算效能（Scalable Performance）的領(lǐng)域。

27系列將優(yōu)先推出32位處理器A27與64位處理器AX27和NX27V，它們分別衍伸于晶心已經(jīng)在市場驗證的25系列處理器核心，支持最新的RISC-V規(guī)格、系統(tǒng)平臺設(shè)計、與累積過去14年的研發(fā)經(jīng)驗所打造出的開發(fā)生態(tài)系統(tǒng)。A27與AX27專為運行Linux應(yīng)用而量身訂制，比前代25系列提供高出50%的內(nèi)存帶寬。NX27V包含一個支持RISC-V可擴展指令的向量處理單元(VPU)，從基本設(shè)計上展開全向量化的運算，而非僅將現(xiàn)有進(jìn)階SIMD指令加以衍伸。

? AndesCore? 45系列處理器核心

AndesCore? 45系列處理器核心配備了高效的順序執(zhí)行及超純量管線（In-order, Superscalar Pipeline）設(shè)計，可針對各種需高性能且低功耗的實時嵌入式系統(tǒng)提供解決方案，例如5G、車載訊息娛樂系統(tǒng)（IVI）、ADAS和固態(tài)硬盤（SSD）。

45系列中將優(yōu)先推出32位A45/D45/N45和64位AX45/DX45/NX45。45 A-系列可支持Linux操作系統(tǒng)并最多可擴展到四個內(nèi)核；45 N-系列則支持RTOS的應(yīng)用，而45 D-系列則支持RISC-V的SIMD/DSP指令集（P-extension）。所有45系列內(nèi)核均采用順序執(zhí)行的8級雙發(fā)射超純量技術(shù)，并透過晶心的存儲流水線設(shè)計，可以在不犧牲執(zhí)行速度的情況下執(zhí)行ECC，并且可以選擇符合IEEE754的單精和雙精度浮點運算單元（FPU）。

? RISC-V向量擴展架構(gòu)（Vector Extension）

許多新興應(yīng)用，如AI、AR/VR、計算器視覺、加解密技術(shù)和多媒體應(yīng)用等，需要對大量矩陣數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)雜的計算。不像其他高級SIMD架構(gòu)，只能提供受架構(gòu)所限制的、相對有限的性能，RISC-V向量擴展架構(gòu)提供了一組功能強大的指令集，提供可縮放的數(shù)據(jù)寬度，靈活的微架構(gòu)實現(xiàn)，并為系統(tǒng)級優(yōu)化開放了內(nèi)存子系統(tǒng)的配置。

RISC-V向量延伸架構(gòu)超越了當(dāng)前任何可授權(quán)的RISC-V處理器核心技術(shù)，大膽地把RISC-V帶入當(dāng)今最炙手可熱的市場。藉由向量延伸架構(gòu)，晶心為RISC-V產(chǎn)業(yè)界提供了前所未有的高性能和靈活性，并領(lǐng)先于其他RISC-V處理器供貨商，帶領(lǐng)RISC-V架構(gòu)真正進(jìn)入可延伸性計算性能（Scalable Performance）的領(lǐng)域。

3、汽車電子、5G和人工智能將給行業(yè)帶來哪些機遇與挑戰(zhàn)？晶心科技又是如何把握機遇、直面挑戰(zhàn)的？

由于RISC-V具備精簡、模塊化以及可擴充性的特性，給予開發(fā)者許多彈性空間，特別適合汽車電子、5G、AI和IoT等新興應(yīng)用，針對各種應(yīng)用不同的需求，可靈活地“量身打造”。

例如在AI方面，晶心現(xiàn)有的產(chǎn)品以及實際的成績在AI的應(yīng)用方面已獲得極佳的成績與回響。晶心的微處理器核心以及ACE產(chǎn)品線已經(jīng)對客戶開發(fā)AI的芯片有非常大的幫助。目前，晶心的AI應(yīng)用的客戶中，除了邊緣運算以外，更已深入到數(shù)據(jù)中心跟服務(wù)器的應(yīng)用。我們的客戶在一個芯片里面嵌入了超過256個晶心的微處理器核心，或是超過1,000個微處理器核心，這樣的應(yīng)用也已經(jīng)出現(xiàn)并成為事實。于這樣的基礎(chǔ)下，我們最近推出了27系列、45系列以及向量處理器系列，正是特別為AI而準(zhǔn)備。

4、晶心科技在生態(tài)建設(shè)方面有何布局？

晶心生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴超過145家，包括晶圓制造（Foundry）、電子設(shè)計自動化（EDA）、智能財產(chǎn)權(quán)（IP）、設(shè)計服務(wù)（Design Service）、硬件組件（Key Component）、軟件開發(fā)工具（Development Tool）、中間件與應(yīng)用軟件（Middleware & Application）、操作系統(tǒng)及運行環(huán)境（Operating Environment）、學(xué)術(shù)教育（Academic & Education）、產(chǎn)業(yè)智庫團體（Industry & Affiliations）等等，提供客戶最佳解決方案。

晶心更領(lǐng)頭建立EasyStart聯(lián)盟，攜手超過15家ASIC設(shè)計服務(wù)合作伙伴，以晶心的V5 RISC-V處理器核心為客戶提供完整RISC-V設(shè)計服務(wù)解決方案。

5、2020年晶心科技有何市場計劃？準(zhǔn)備在哪些方面重點推進(jìn)？

2020年，我們將持續(xù)關(guān)注AI、互聯(lián)網(wǎng)、云運算、邊緣運算、車載電子、5G通信，以及安全性的應(yīng)用需求，目前這幾項也都是客戶反饋迫切需求的應(yīng)用。我們近期宣布的三項產(chǎn)品都已針對此方向提供解決方案，包括27系列、45系列以及Vector。在安全性的部分，RISC-V基金會的安全委員會（Security Committee）也特別關(guān)注，相信會在短期內(nèi)修訂并確定規(guī)格，一旦規(guī)格確定后，晶心也將推出主打安全性的RISC-V CPU解決方案。

另外，針對車用電子功能安全國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 26262的規(guī)定，晶心也已著手開發(fā)相關(guān)解決方案。

6、除以上問題之外，關(guān)于此類話題的其他觀點和想法，歡迎補充。

晶心身為RISC-V基金會創(chuàng)始成員，將其多年在嵌入式CPU開發(fā)和支持多樣化應(yīng)用的豐富經(jīng)驗應(yīng)用于提升RISC-V指令集架構(gòu)，身為RISC-V基金會P-extension工作小組（Task Group）主席，將經(jīng)業(yè)界實證的自有DSP指令集P-extension捐贈給RISC-V基金會，成為自選的RISC-V擴充模塊之一，讓晶心成為全世界第一家推出RISC-V帶著P-extension的數(shù)字訊號處理微處理器的公司。

晶心也積極投入業(yè)界盛事，并于兩岸和美國硅谷主辦多場RISC-V CON論壇，與生態(tài)系伙伴共同推廣RISC-V。近日更晉升為白金會員（Platinum Member），并承諾將投入更多資源在RISC-V生態(tài)系統(tǒng)中，同時推出進(jìn)階的處理器解決方案，豐富RISC-V產(chǎn)品線，實現(xiàn)推動RISC-V成為處理器主流的愿景。