2017年前后，RISC-V在中國萌芽，一些RISC-V的先行者便開始摸索前行。匆匆數(shù)年過去，質(zhì)疑不再，掌聲潮起，RISC-V已然成為業(yè)界追逐的焦點(diǎn)。當(dāng)人們興奮地暢想著Arm無法攻克的高峰將要插上RISC-V的大旗，RISC-V早已在MCU領(lǐng)域證明了自己的價(jià)值，在這一過程中，沁恒微電子是其中的親歷者和主要推動者。從2017年到2025年，沁恒在RISC-V上8年深耕、5年商用，走出了一條不同于一眾Arm MCU的差異化之路。

在第五屆RISC-V中國峰會上，21ic采訪了沁恒微電子CTO楊勇。楊總介紹了沁恒自研的青稞RISC-V，并針對RISC-V的特色化探索分享了自己的真知灼見。

RISC-V：差異化發(fā)展的必然之路

沁恒從USB等接口芯片起家，為了將公司在接口方面的成熟技術(shù)引入MCU領(lǐng)域，公司早期研發(fā)了面向輕應(yīng)用的8位內(nèi)核，也使用過Arm的公版內(nèi)核。2017至2018年間，RISC-V在高校和科研機(jī)構(gòu)中鋒芒初露，逐漸受到業(yè)界關(guān)注。彼時沁恒已經(jīng)預(yù)見了Arm MCU的同質(zhì)化隱患，使用Arm的IP核（如Cortex-M3、M0等）會導(dǎo)致MCU產(chǎn)品高度相似，因?yàn)檫@些公版核在性能和應(yīng)用開發(fā)上幾乎沒有差異，且如同技術(shù)黑盒，除非通過很高成本的指令集架構(gòu)授權(quán)，否則企業(yè)無法對其進(jìn)行深度優(yōu)化。在上述背景下，開放的RISC-V成了較為理想的選擇?！澳菚r候遇到RISC-V，對我們來說就是一個東風(fēng)。”楊勇說。

RISC-V的開放特性有助于避免同質(zhì)化，為企業(yè)結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)在各自領(lǐng)域做專做精做出特色，進(jìn)而促進(jìn)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供了切實(shí)可行的路徑。依托在接口芯片上的成熟技術(shù)，沁恒選取了強(qiáng)調(diào)接口功能和易用性的差異化路線。楊總說，5Gbps的USB3.0高速接口在傳統(tǒng)內(nèi)核上受限于主頻、架構(gòu)和中斷控制器速度，性能很難達(dá)到理想值。而通過RISC-V，沁恒能夠在內(nèi)核層面優(yōu)化處理器的響應(yīng)速度，以滿足高速接口的設(shè)計(jì)目標(biāo)。對于某些低功耗需求，如藍(lán)牙應(yīng)用，青稞RISC-V則通過內(nèi)核層面的功耗優(yōu)化、內(nèi)核與接口的貫通優(yōu)化，有效降低了整體功耗，增強(qiáng)了終端產(chǎn)品的續(xù)航時間。此外，青稞RISC-V還通過擴(kuò)展指令集（如半字或字節(jié)壓縮指令）提高代碼密度，優(yōu)化協(xié)議棧內(nèi)存和存儲空間占用，以確?？蛻魧Y源的利用最大化，相比公版核方案更具優(yōu)勢。

MRS集成開發(fā)環(huán)境：易用、高效、免費(fèi)

集成開發(fā)環(huán)境IDE是芯片向下游應(yīng)用落地的關(guān)鍵工具，為了讓用戶實(shí)現(xiàn)從Arm到RISC-V的無感遷移，沁恒完善了工具配套，為用戶提供了良好的開發(fā)體驗(yàn)。

青稞RISC-V芯片配套的集成開發(fā)環(huán)境MounRiver Studio(MRS)在設(shè)計(jì)上貼近用戶的開發(fā)習(xí)慣，還提供打破空間阻隔的遠(yuǎn)程協(xié)助功能、在線異常追蹤、函數(shù)調(diào)用分析等特色功能，讓RISC-V的方案開發(fā)更加容易。

MCU調(diào)試時希望盡量減少硬件I/O占用，下載時則專注于快速傳輸，講究高效率。為此，沁恒為青稞RISC-V研發(fā)了自適應(yīng)的單雙線調(diào)試功能，并在MRS中添加了支持。在調(diào)試模式下，使用單線以減少I/O占用；在下載模式下，切換至雙線以提升速度。傳統(tǒng)JTAG調(diào)試通常需要4根線，如需要打印信息則增加至6根線，沁恒的方案最省僅需1根線，提升了I/O利用率，讓RISC-V在MCU中更具競爭力。

當(dāng)前，傳統(tǒng)商業(yè)IDE的授權(quán)費(fèi)用至少四五萬元一個許可，對于百人規(guī)模的公司，授權(quán)費(fèi)用可能高達(dá)百萬，這是一筆巨大的支出。沁恒的MRS完全免費(fèi)，幫助廣大客戶顯著節(jié)省了方案開發(fā)的軟性成本。

技術(shù)上一捅到底，應(yīng)用上互連互通

長期以來，沁恒堅(jiān)持“先打IP地基，再建芯片高樓”的研發(fā)路徑，自研的“核”技術(shù)與“根”技術(shù)是青稞MCU構(gòu)建產(chǎn)品特色的基礎(chǔ)。在沁恒的技術(shù)體系中，“核”技術(shù)指RISC-V處理器，是芯片運(yùn)算和控制的核心，而“根”技術(shù)則是通信接口最底層的收發(fā)器PHY，是融合數(shù)字模擬基帶算法的復(fù)雜技術(shù)，是芯片與外界信息交換的窗口。

楊勇指出，連接技術(shù)的垂直層次很復(fù)雜，不僅需要底層的PHY技術(shù)，向上還需要掌握控制器、與總線的通信、與核的通信以及通信協(xié)議棧軟件等多個環(huán)節(jié)。自研處理器“核”技術(shù)、自研收發(fā)器PHY“根”技術(shù)等連接技術(shù)，使沁恒實(shí)現(xiàn)了技術(shù)上的“一捅到底”。

基于上述全棧自研的策略，相比于公版的IP，沁恒自主研發(fā)的“核”技術(shù)與“根”技術(shù)更易于貫通優(yōu)化和一體化設(shè)計(jì)，使青稞芯片更易做出特色。從設(shè)計(jì)上看，購買IP組合芯片類似于購買家具后僅能簡單擺放；而沁恒的自主研發(fā)相當(dāng)于“全屋定制”，在相同的Die面積下，沁恒能夠通過優(yōu)化IP設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)緊湊的布局，實(shí)現(xiàn)PPA（功耗、性能、面積）等指標(biāo)的深度優(yōu)化。從應(yīng)用上看，舉例來說，常規(guī)MCU普遍需要外接PHY芯片才能連接以太網(wǎng)等高速接口，青稞MCU則實(shí)現(xiàn)了PHY內(nèi)置，不但提高集成度簡化了方案設(shè)計(jì)，還有助于提升接口性能。

一捅到底的自研技術(shù)，專注于連接技術(shù)且互連互通的差異化定位，既讓青稞芯片更加貼合下游應(yīng)用，又實(shí)現(xiàn)了錯位發(fā)展。目前青稞RISC-V已發(fā)展出高速通信連接、無線組網(wǎng)互聯(lián)、Type-C電源功率管理、電機(jī)控制等不同側(cè)重、具有明顯接口特征的芯片，產(chǎn)品數(shù)量超百款，將RISC-V帶向了千行百業(yè)。

萬物互聯(lián)的時代，eAI或?qū)㈤_啟新方向

談到電子產(chǎn)品未來發(fā)展趨勢，楊勇表示，當(dāng)前的主旋律是萬物互聯(lián)，伴隨萬物互聯(lián)的深化，嵌入式AI（eAI，embedded AI）或?qū)⒊蔀樾碌内厔?。未來，電子產(chǎn)品將在邊緣端直接執(zhí)行簡單AI計(jì)算。例如，冰箱內(nèi)置攝像頭通過MCU計(jì)算食物變質(zhì)程度，并通過藍(lán)牙或Wi-Fi將結(jié)果反饋到手機(jī)，無需依賴云端計(jì)算。在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，楊勇提到，目前在MCU上實(shí)現(xiàn)eAI有多種方式，常見做法是外掛NPU或添加DSP等硬件加速單元。當(dāng)前，RISC-V基金會正在制定RV23標(biāo)準(zhǔn)，未來可能包含專用的DSP指令以及矢量擴(kuò)展RVV 1.0和2.0版本。