昊芯闻丨昊芯基于RISC-V打造DSP芯片的初衷、要点和方向

前不久，RISC-V架构芯片完成出货量超百亿颗的消息被热传，让越多越多的人相信，RISC-V架构会成为继x86架构和ARM架构之后，第三种主流的指令集架构。而在RISC-V架构迅速成长的过程中，中国芯片公司扮演着重要角色，讲出了一个又一个让人憧憬的“中国芯”故事。而本文的故事则是关于RISC-V和DSP，作为“中国芯”四大件之一，DSP的关注度相较于CPU、GPU、FPGA要低一些，但这并不妨碍其重要性和应用广度，在通信、信号处理和工业自动化等领域，DSP有着不可替代的作用。在接受电子发烧友网记者采访时，中科昊芯联合创始人&副总经理周沈刚谈到该公司为什么要基于RISC-V打造DSP，他表示，“实际上，我们选择哪一种指令集架构，这个问题的答案并不多。x86架构并不开放，想用也用不了，ARM架构在使用过程中也多少会受到一些限制。RISC-V作为一种开放的指令集，没有知识产权的问题，拥有丰富的开源工具可以使用。更重要的是，RISC-V International会员阵容是非常豪华的，囊括了国内外的顶级大厂，更说明了发展RISC-V是大势所趋。”

让客户尽可能感知不到RISC-V

公开资料显示，昊芯公司成立于2019年，不过该公司的核心团队自2016年就开始从事RISC-V处理器内核的研究，布局时间相对较早，并拥有自主研发的H28x内核这种实质性的研究成果。“我们刚开始研发RISC-V的时候，市面上商业化的RISC-V产品非常少，基本还处于学术研究的层面。DSP需要强大的运算处理能力，不过我们的团队具备处理器设计的技术实力，对我们而言，基于RISC-V设计一款数字信号处理器内核是挑战，但大家凭借丰富的经验积累攻坚克难，最终胜利达成设计目标。同时，我们看到作为目前世界上最精简的指令集，RISC-V具有低成本和低功耗的优势，这能够增加DSP产品的竞争力。” 周沈刚进一步向记者介绍了昊芯公司基于RISC-V打造DSP的一些背景。目前，昊芯在RISC-V DSP方面已经推出了多款产品，既有定点DSP，也有浮点DSP，产品面向的领域包括工业控制及电机驱动、数字电源、光伏、储能、新能源汽车、消费电子、白色家电等。从产品布局来看，工控是昊芯率先发力的领域。针对这个领域周沈刚讲到，“工控领域的客户更多的是要求产品做到‘性价比高’，通过复杂的指令集当然也能够实现，如此成本和功耗这两项工控领域比较在意的指标便无法得到控制。在这方面，RISC-V指令集的开放性和可塑性优势便体现出来了，我们针对相关的领域需求增加了百余条指令，相较于传统硬件加速器，效率更高、延迟更低。”在产品设计方面，周沈刚指出，工控领域的重要客户往往要求能够在整体方案上提高集成度，减少设计方案中的器件数量，昊芯为此提供了片上IO的可编程能力，将一些简单的信号逻辑处理融入到指定的接口功能里，帮助客户降低系统成本。HXS320F28335是中科昊芯推出的浮点RISC-V DSP产品，是该公司浮点DSC的新品。通过周沈刚的描述，这款产品有两个突出的产品优势。首先，HXS320F28335提供的200MHz主频足够高，能够具备产品竞争力；其次，HXS320F28335具备定点和浮点之间的转换能力，并且非常智能、流畅，满足当下大部分运算依然是依靠定点运算，但一部分场景需要更高的验证能力和运算精度这种复合需求。目前针对RISC-V DSP的使用，昊芯不仅提供了用户手册和数据手册，同时还提供了迁移手册和应用笔记。为了提升产品的易用性，周沈刚强调，“我们的目标是尽可能让用户感受不到他在使用RISC-V。无论是国际大厂，还是国内提供DSP方案的公司，大家都尽量将核心层面的东西屏蔽掉，尽可能不让用户接触到这一层。当然，也有客户确实需要从底层开始构建应用，我们会提供接口，但也是让客户根据自己熟悉的编程方式去创建应用。”他对此介绍称，“昊芯提供了一整套集成的开发环境，包括非常丰富的驱动库和算法库，已经搭建好了核心到软件库之间的桥梁，用户需要通过核心去实现某些功能时，只需要调用我们的算法库就可以完成。我们尽可能将设计做到标准化，用户只需要将此前了解的东西平移到我们的平台就可以了。总而言之，能够降低用户的开发难度，总是会得到用户赞许的。”

RISC-V DSP的未来发展

前不久，昊芯公司完成了近亿元人民币A轮融资，由比亚迪、麦格米特等产业方联合投资。完成融资之后，昊芯将会做出怎样的产品布局呢？从当前国际大厂的DSP产品规划来看，大家通常选择以性能或者核心数量来划分产品线。然而，当周沈刚和记者谈论到昊芯未来的发展规划，该公司则是以领域为准绳为RISC-V DSP产品未来的发展定下三条发展路线，包括：第一、在已经涉足的领域，进一步拓宽RISC-V DSP的产品线，提升产品在该领域的丰富程度。周沈刚认为，目前在工控和能源领域依然有无法满足的需求存在，因而需要推出更多全新的产品去匹配。第二、将现有的产品推广到更多的应用市场，对于来自不同领域的DSP产品需求，往往是控制方式的不同，或者IO接口的不同，核心依然是RISC-V，因此昊芯可以通过设计不同的外设功能满足不同的应用领域。第三、昊芯希望分配一部分精力去定义全新的应用领域，去深入市场挖掘这些需求。周沈刚强调，并不是昊芯定义了怎样的芯片，推广到市场中就会有用户使用，而是用户需要有新的DSP产品推出满足在某一个方向的全新需求，需要昊芯和用户一起成长。能够看出，昊芯在RISC-V DSP产品的路线图是非常清晰的，再结合其自研RISC-V核心的出发点来看，昊芯实际上解答了一个困扰很多国产芯片公司的问题，在国际巨头占据大部分市场份额的情况下，国产芯片该如何发力，单纯靠“复制追随”不仅有专利侵权风险，且很容易陷入红海市场无法自拔。通过合理使用RISC-V，并深度绑定行业客户和用户，才能够走稳“中国芯”的每一步。同时，周沈刚在谈论昊芯选择应用领域时有一句话也值得从事RISC-V架构研究的从业者引起注意。“我们第一步还是要做差异化，要做到确定性增加，有一些看起来是蓝海市场，而当你进入的时候会发现根本发展不起来。并且，选择应用领域要立足长远，我们第二个应用确定为能源领域，一方面是客户有需求，同时在国家层面也为该领域展现了光明的前景，所以这是我们的重点领域之一，我们也希望能够在能源领域做出昊芯的贡献。”面向未来，周沈刚表示，昊芯除了要按照既定的计划推进RISC-V DSP产品迭代，同时也在尝试通过已经掌握的RISC-V核心技术扩大自己的影响力。目前，该公司已经在尝试进行一些RISC-V内核的授权业务。

HAAWKING NEWS

关于中科昊芯

“智由芯生 创享未来”，中科昊芯是数字信号处理器专业供应商。作为中国科学院科技成果转化企业，瞄准国际前沿芯片设计技术，依托多年积累的雄厚技术实力及对产业链的理解，以开放积极的心态，基于开源指令集架构RISC-V，打造多个系列数字信号处理器产品，并构建完善的处理器产品生态系统。产品具有广阔的市场前景，可广泛应用于工业控制及电机驱动、数字电源、光伏、储能、新能源汽车、消费电子、白色家电等领域。