既有X86與ARM，為何RISC-V還能受汽車青睞？

RISC-V作為X86與ARM的後起之秀，它靈活、精簡、開發成本低的特點，使它得到汽車行業的青睞。

作者：豐寧

在軟體圈有一個梗：十年的老程式碼，你敢動？

這個故事具體情形是：當新入職的同事被告知維護老產品時，看著程式碼包就像是在霧裡看花，當他去問資歷更老的同事就會發現，幾經輪迴已經沒有人懂具體邏輯是什麼樣的，原作者也不知道已經跳了幾家公司，於是他沒有辦法，只能在外邊包一層，交付新功能。

這，就是歷史的包袱。

RISC-V的優勢就在於，作為後起之秀，它靈活、精簡、開發成本也更低。

現在的汽車，作為“輪子上的計算機”，它需要囊括的已不只是被動安全，資訊娛樂已經成為汽車製造的新需求，軟體定義汽車已是它的新方向。

通過對比X86、ARM與RISC-V的應用區別，就可以很清楚的知道為什麼在汽車板塊RISC-V捷足先登。

X86、ARM、RISC-V指標對比

從三者的功耗和應用來看可以發現，X86更適合PC端的高效能運算，功耗最高；ARM適用於移動通訊領域，擴充套件性不及X86但能耗居中，RISC-V多用於智慧穿戴裝置，指令精簡，且沒有歷史包袱，這意味著它具有最小的能耗。我們知道汽車沒有電源，但是車上的電控系統、感測器等眾多裝置都是電老虎，搭載智慧駕駛依然會消耗大量電能，所以RISC-V的低功耗是一個亮點，RISC-V避開了計算機架構幾十年來發展的彎路，架構短小精悍，模組之間可以做到相容，使得開發成本也更低。

RISC-V開源的優點眾所周知，一方面它可以靈活地擴充套件指令集，與自動駕駛場景需求碎片化、可定製化的特性十分契合，而x86、ARM等架構的智慧財產權都屬於某個特定的外國公司，無法在指令集架構上按自己的想法做修改和擴充套件；另一方面，由於ARM、Synopsys、Cadence 等海外公司佔據了絕大多數IP專利，開源的RISC-V不會受到IP斷供的風險。自動駕駛的新與RISC-V的新剛好契合。

另外汽車市場的一大難點在於各種嚴苛的認證。如今已有RISC-V的安全IP領先一步，通過車規認證，其RISC-V核心已經可以達到車用的高效能要求。比如：Rambus的硬體信任根IP RT-645就已經通過了ASIL-D的認證；晶心科技當前已經推出的汽車功能安全IP核—N25F-SE，也即將通過ISO 26262 ASIL-B認證。

如今有了RISC-V的加持，軟體定義汽車的步伐正在加快。

RISC-V在汽車中的應用

汽車晶片的控制類晶片主要包括MCU和AI晶片，AI晶片通常要求較高的處理效能，邊緣應用則需要低功耗、小尺寸的MCU，而RISC-V剛好是一種適合通用MCU和特定領域專用加速器 (例如AI)的ISA。

MCU晶片

MCU作為嵌入式系統和運動控制器的核心，提供應用控制層，執行匯流排通訊協議，並提供使用者介面。然而，MCU 晶片的發展需要 IP 授權，中國在獨立可控的MCU開發之路上嘗試多年，但在架構方面仍然受制於人，要知道ARM授權費用高昂，Arm的License Fee能佔到晶片售價的2%-15%，按照50%毛利率來算，能佔晶片成本的4%-30%。RISC-V的出現燃起了國產MCU的新希望。

採用RISC-V指令集設計的MCU可讓晶片廠商/開發者快速完成低門檻、低成本的晶片設計，並可針對特定應用場景進行定製化指令設計，具有很強的靈活性，另外RISC-V也被認為是長產品壽命的良好平臺，可以說RISC-V與MCU是完美結合。

AI晶片

在智慧汽車領域， AI 晶片的應用發展已有些時日。“算力越高，車越智慧”已成為眾多車企都在喊的口號。

汽車在人機互動、視覺處理、智慧決策等眾多情境下，需要處理大量圖片、視訊等非結構化資料，對車載算力提出了更高的要求，這時或許會有人拿RISC-V與X86作比較，RISC-V確實精簡，不過也可能有人提出疑問：它沒有X86穩定的高效能運算能力，面對智慧汽車的需求，如何獨當一面？

從現實出發，以自動駕駛為例：如今的自動駕駛還主要集中在L2級別，各家企業和新車拼算力，拼的不是當前的“自動駕駛輔助”水平，而是未來幾年的“自動駕駛輔助”水平。使用高算力的晶片，相當於在車裡預埋了一種能力，以後可以不斷的解鎖這種能力。一個高效能的晶片，不是現在的剛需，它是未來的一種剛需。要知道，向高效能發展也是RISC-V發展的必然趨勢，巧就巧在，RISC-V與智慧汽車同屬新賽道，AI晶片與智慧汽車也在互相推動。

RISC-V在汽車應用中的掣肘

軟體生態缺失疊加汽車產業“念舊”，加大RISC-V上車阻力。

雖然我們談到的是軟體定義汽車，但軟體支援恰恰是RISC-V的短板，沒有軟體生態，基於RISC-V實現的晶片無論在任何領域都無用武之地，加之汽車行業對安全性的要求非常高，這也使汽車產業不太喜歡新東西，除了軟體生態的劣勢，相關的編譯器、開發工具以及其它生態要素也還在發展，使得RISC-V上車，比國產廠商藉助ARM上車的阻力更大。

RISC-V相關企業不能總是想搭便車，而不主動投入到生態的建設。那麼，在汽車領域其實也是一樣，在RISC-V剛興起的這個階段，在理念問題、投入問題以及商業利益回報問題下， 誰來構建適合於RISC-V的上層軟體，如何讓RISC-V的靈活性在汽車領域得到最充分的釋放就尤為重要。

針對當下迅速發展的智慧汽車，中國工程院的倪光南院士也表示，RISC-V能很好地滿足“需求定義軟體、軟體定義硬體”的時代需求，是智慧汽車晶片設計的理想選擇。

RISC-V已“上車”

2020年4月，半導體解決方案的主要供應商瑞薩電子公司和SiFive達成合作，共同開發面向汽車應用的下一代高階RISC-V解決方案。

隨之，在2020年末，瑞薩藉助日本半導體公司NSITEXE推出了整合RISC-V協處理器的汽車MCU RH850/U2B。主要用於混合動力 ICE 和 xEV 牽引逆變器、高階區域控制、連線閘道器和車輛運動等相關應用。

今年年初，英特爾在CES 2022上推出了專為自動駕駛打造的Eye Q Ultra系統整合晶片，但要注意的是，Mobileye EyeQ Ultra 不包含任何x86核心，而是具有12個RISC-V 核心、Arm GPU和DSP。

最近，SiFive宣佈推出三款車規級核心：E6-A、X280-A和S7-A解決方案，以滿足當前和未來應用的關鍵需求，如資訊娛樂、駕駛艙、互聯性、ADAS和電氣化。

RISC-V與中國的天時地利與人和

天時

在現局面的半導體發展格局下，ARM、X86架構生態壁壘砌的高而結實，市場份額也被瓜分了80%以上，中國在原路徑發展已被緊緊的卡著脖子，因此當RISC-V出現時，一下子就火了起來。RISC-V適合產業的發展，更適合中國市場。在5G、物聯網、汽車等應用多點開花之際，RISC-V的出現正是中國大放異彩之際。

地利

我們應該高度重視RISC-V這個指令集，國家從整體佈局和頂層設計上，要繼續加強政策支援，有步驟、分階段地落實推進。早在2018年7月，上海經信委就出臺了國內首個支援 RISC-V 的政策。2020年9月，中國又開放原子開源基金會，首次對外公開其組織架構、使命、願景與價值觀。

如今，中科院計算所、華為、阿里等在內的 20 多個國內企事業單位，都加入了 RISC-V 基金會。伯克利、清華兩所高校還在深圳成立了 RIOS 實驗室，以扶持 RISC-V 軟體生態。

在這樣一個大環境下，“十四五”鼓勵企業開源，並從底層基礎設施方面進行了規劃——綱要明確指出應完善開源智慧財產權和法律體系，這足以說明開源是大勢所趨，也為RISC-V的生態發展嫁接了橋樑。

人和

RISC-V是國內晶片實現自主可控的好機會，國內企業也在加緊多點佈局。近年來國產RISC-V商業化產品不斷落地，平頭哥、華米、兆易創新等企業已釋出了可商用化產品。其中兆易創新和芯來科技更是開創了IP核供應商與設計企業聯手先例。

在RISC-V“上車”的規劃和部署，本土公司也已有一些商業化成果。如2020年景略半導體推出的BlueWhale晶片架構上，就採用RISC-V架構，景略半導體成為行業首個應用RISC-V核心的L2/L2+ Switch的晶片廠商，具有強大的可擴充套件性和可配置性的晶片架構，能夠助力未來快速推出滿足不同市場需求的產品。

2021年，凌思微電子也推出基於RISC-V架構的車規級無線MCU產品系列，凌思微車規級MCU主要應用於車身控制，即時通訊，車載娛樂方面，目前跟小米的專案合作穩步進行中，與整車廠商的合作專案正在推進。

倪光南院士也曾提出建議，我國應抓住新一代資訊科技發展機遇，聚焦開源RISC-V架構發展中國汽車晶片產業，我國舉國體制和超大規模市場優勢、人才優勢，有助於大力發展壯大我國RISC-V產業生態。