RISC-V在汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展機遇

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/吳子鵬）近日，中國工程院院士、中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所研究員倪光南一番話再一次引起了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)熱議，他表示，RISC-V能很好地滿足“需求定義軟件、軟件定義硬件”的時代需求，是智能網(wǎng)聯(lián)車芯片的理想選擇。

從產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局來看，RISC-V在汽車產(chǎn)業(yè)確實有巨大的發(fā)展機遇，其開源和模塊化特性如果加以合理引導(dǎo)，能夠更好地順應(yīng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展大趨勢。不過，同時我們也要考慮到汽車產(chǎn)業(yè)自身因素，以及車規(guī)級芯片更高的門檻。

RISC-V與智能網(wǎng)聯(lián)汽車在傳統(tǒng)汽車上，汽車芯片大致可分為三大類，分別是功能芯片MCU、功率半導(dǎo)體、傳感器。其中，功能芯片MCU主要負責汽車的信息傳遞和數(shù)據(jù)處理，在車身電子系統(tǒng)、車身動力系統(tǒng)和娛樂系統(tǒng)等相關(guān)系統(tǒng)的核心所在。

隨著汽車智能化水平提升，汽車需要面對的場景，以及汽車產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量發(fā)生了巨大的變化，因此汽車芯片由傳統(tǒng)的三大類變成了最新的五大類，除了功能芯片MCU、功率半導(dǎo)體、傳感器，還增加了AI芯片和存儲器。

而對于RISC-V而言，其主要的應(yīng)用方向就是MCU和AI芯片。

目前，市面上已經(jīng)出現(xiàn)了基于RISC-V架構(gòu)的MCU芯片，這些芯片如果想要在汽車領(lǐng)域贏得機會，過車規(guī)是第一步，打入產(chǎn)業(yè)鏈進入前裝市場則是關(guān)鍵的第二步。

當然，對于RISC-V架構(gòu)而言，在MCU方面不一定是以單一產(chǎn)品形態(tài)出現(xiàn)，在異構(gòu)的大趨勢下，也可以作為芯片內(nèi)部的軟核或者硬核，提升相關(guān)芯片的系統(tǒng)集成度和IO接口豐富度。不過，無論是作為核心還是IP使用，過車規(guī)也是必要的一環(huán)。

倪光南院士提到了“軟件定義硬件”，其實在汽車行業(yè)還有一個說話是：軟件定義汽車。隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車概念興起，軟件的應(yīng)用在汽車行業(yè)越來越普遍，也越來越重要。

軟件定義汽車的本質(zhì)是汽車電子電氣架構(gòu)EEA的大升級，從傳統(tǒng)的分布式ECU到域控制器，并逐漸向統(tǒng)計中央集中式處理平臺過渡，這也就是為什么人們會說未來汽車越來越像一個行駛在路上的計算機。

在電子電氣架構(gòu)EEA升級的過程中，如上所述，汽車上面的信息處理芯片也在發(fā)生改變，從過去的MCU變成了計算能力越來越強大的AI芯片。

當實現(xiàn)中央集中式架構(gòu)后，汽車將進入3.0時代，自動駕駛、ADAS、智能座艙以及車聯(lián)網(wǎng)等特性都將成為汽車的核心功能，并且所有的功能都可以通過OTA進行升級。當然汽車3.0并不是終極形態(tài)，后面還有汽車4.0，也就是進一步強化車聯(lián)網(wǎng)的概念，將軟件放置在云端，進一步提升汽車的算力水平。

而如果想要完成汽車3.0和汽車4.0的蛻變，就需要通過軟件對汽車硬件進行抽象，并進行軟硬件解耦，這就是軟件定義汽車的核心本質(zhì)，當然在此過程也需要加入其他的輔助元素，比如中間件、操作系統(tǒng)與虛擬化。

雖然叫中央集中式架構(gòu)，但并不意味著所用到的汽車AI芯片只有CPU，還有GPU、FPGA、ASIC以及加入了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)單元的N-SOC等，和MCU一樣，這些芯片也不是一定是以單一產(chǎn)品形態(tài)上車，在異構(gòu)計算的概念下，廠商也在尋求各種融合，以提升硬件的靈活性，更好地適應(yīng)軟件不斷升級的新生態(tài)。

因此，除了不斷追求大算力以外，軟件定義汽車時代，汽車AI芯片的一個必備的特性就是靈活性，以應(yīng)對汽車上非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的爆發(fā)性增長。

那么，RISC-V架構(gòu)便具有很多突出的優(yōu)勢來應(yīng)對軟件定義汽車的復(fù)雜需求。RISC-V是一種開放架構(gòu)，采用寬松的BSD（伯克利軟件套件）開源模式，這種開放性允許它可以自由地被用于任何目的、允許任何人設(shè)計、制造和銷售基于RISC-V的芯片或軟件。其次，RISC-V指令集非常簡潔，沒有像ARM架構(gòu)和x86架構(gòu)一樣的歷史包袱，可擴展性強。此外，RISC-V具有模塊化的優(yōu)勢，可以以模塊化的方式進行組織，能夠更好地勝任軟件定義硬件的高靈活性要求。

當然還有一點，也就是倪光南院士提到的，我們需要一個ARM機構(gòu)和x86架構(gòu)之外的本土架構(gòu)。智能網(wǎng)聯(lián)汽車是未來芯片發(fā)展重要的終端市場，更需要提前做好規(guī)劃。

RISC-V上車前路漫漫不過，RISC-V想要在智能網(wǎng)聯(lián)汽車方面做出成績，也有很多明顯的難關(guān)需要跨越。

首先是車規(guī)級的超長時間認證，一般而言，一款芯片一般需要2 年左右時間完成車規(guī)級認證，進入車企供應(yīng)鏈后一般擁有5-10 年的供貨周期，對于RISC-V架構(gòu)相關(guān)企業(yè)而言，這一產(chǎn)業(yè)特性非常不友好，但又是必要的。

其次是算力要求，目前RISC-V在核心層面正在沖刺高性能運算市場，但尚未形成規(guī)模，和ARM架構(gòu)還是有差距，這也是阻礙RISC-V上車的一個門檻。

第三個是產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同問題，我們上面提到了軟件定義汽車是需要中間件的，我們看現(xiàn)在有代表性的中間件Autosar，其參與的芯片企業(yè)基本是英飛凌、瑞薩、恩智浦、Arm這些，目前這些公司都沒有意愿讓RISC-V上車，瑞薩的RZ/Five RISC-V MPU的使用范圍也不包括汽車領(lǐng)域。而除了中間件，RISC-V上車還需要實現(xiàn)接口標準化，適配操作系統(tǒng)等，還需要相關(guān)公司配套軟件和工具。

寫在最后德勤曾預(yù)測，預(yù)計到2025年基于RISC-V技術(shù)的芯片銷量在汽車領(lǐng)域的可服務(wù)市場（SAM）達到29億個。因此，RISC-V上車是有光明的前景的，但德勤也預(yù)測，RISC-V近10年內(nèi)還難以撼動Arm和x86架構(gòu)的地位。那么，在汽車領(lǐng)域，可能這個周期更長。

當然，我們不能從周期長和難度大就否認倪光南院士的觀點是錯的，這是一個從零構(gòu)建中國汽車芯片生態(tài)的建議，從當前的外部環(huán)境來看，遲早是要做的，但合理規(guī)劃是必要的。