浅谈RISC-V在汽车应用中的掣肘

RISC-V作为X86与ARM的后起之秀，它灵活、精简、开发成本低的特点，使它得到汽车行业的青睐。

在软件圈有一个梗：十年的老代码，你敢动？

这个故事具体情形是：当新入职的同事被告知维护老产品时，看着代码包就像是在雾里看花，当他去问资历更老的同事就会发现，几经轮回已经没有人懂具体逻辑是什么样的，原作者也不知道已经跳了几家公司，于是他没有办法，只能在外边包一层，交付新功能。

这，就是历史的包袱。

RISC-V的优势就在于，作为后起之秀，它灵活、精简、开发成本也更低。

现在的汽车，作为“轮子上的计算机”，它需要囊括的已不只是被动安全，信息娱乐已经成为汽车制造的新需求，软件定义汽车已是它的新方向。

通过对比X86、ARM与RISC-V的应用区别，就可以很清楚的知道为什么在汽车板块RISC-V捷足先登。

X86、ARM、RISC-V指标对比

从三者的功耗和应用来看可以发现，X86更适合PC端的高性能计算，功耗最高；ARM适用于移动通讯领域，扩展性不及X86但能耗居中，RISC-V多用于智能穿戴设备，指令精简，且没有历史包袱，这意味着它具有最小的能耗。我们知道汽车没有电源，但是车上的电控系统、传感器等众多设备都是电老虎，搭载智能驾驶依然会消耗大量电能，所以RISC-V的低功耗是一个亮点，RISC-V避开了计算机架构几十年来发展的弯路，架构短小精悍，模块之间可以做到兼容，使得开发成本也更低。

RISC-V开源的优点众所周知，一方面它可以灵活地扩展指令集，与自动驾驶场景需求碎片化、可定制化的特性十分契合，而x86、ARM等架构的知识产权都属于某个特定的外国公司，无法在指令集架构上按自己的想法做修改和扩展；另一方面，由于ARM、Synopsys、Cadence 等海外公司占据了绝大多数IP专利，开源的RISC-V不会受到IP断供的风险。自动驾驶的新与RISC-V的新刚好契合。

另外汽车市场的一大难点在于各种严苛的认证。如今已有RISC-V的安全IP领先一步，通过车规认证，其RISC-V内核已经可以达到车用的高性能要求。比如：Rambus的硬件信任根IP RT-645就已经通过了ASIL-D的认证；晶心科技当前已经推出的汽车功能安全IP核—N25F-SE，也即将通过ISO 26262 ASIL-B认证。

如今有了RISC-V的加持，软件定义汽车的步伐正在加快。

RISC-V在汽车中的应用

汽车芯片的控制类芯片主要包括MCU和AI芯片，AI芯片通常要求较高的处理性能，边缘应用则需要低功耗、小尺寸的MCU，而RISC-V刚好是一种适合通用MCU和特定领域专用加速器 (例如AI)的ISA。

MCU芯片

MCU作为嵌入式系统和运动控制器的核心，提供应用控制层，执行总线通信协议，并提供用户接口。然而，MCU 芯片的发展需要 IP 授权，中国在独立可控的MCU开发之路上尝试多年，但在架构方面仍然受制于人，要知道ARM授权费用高昂，Arm的License Fee能占到芯片售价的2%-15%，按照50%毛利率来算，能占芯片成本的4%-30%。RISC-V的出现燃起了国产MCU的新希望。

采用RISC-V指令集设计的MCU可让芯片厂商/开发者快速完成低门槛、低成本的芯片设计，并可针对特定应用场景进行定制化指令设计，具有很强的灵活性，另外RISC-V也被认为是长产品寿命的良好平台，可以说RISC-V与MCU是完美结合。

AI芯片

在智能汽车领域， AI 芯片的应用发展已有些时日。“算力越高，车越智能”已成为众多车企都在喊的口号。

汽车在人机交互、视觉处理、智能决策等众多情境下，需要处理大量图片、视频等非结构化数据，对车载算力提出了更高的要求，这时或许会有人拿RISC-V与X86作比较，RISC-V确实精简，不过也可能有人提出疑问：它没有X86稳定的高性能计算能力，面对智能汽车的需求，如何独当一面？

从现实出发，以自动驾驶为例：如今的自动驾驶还主要集中在L2级别，各家企业和新车拼算力，拼的不是当前的“自动驾驶辅助”水平，而是未来几年的“自动驾驶辅助”水平。使用高算力的芯片，相当于在车里预埋了一种能力，以后可以不断的解锁这种能力。一个高性能的芯片，不是现在的刚需，它是未来的一种刚需。要知道，向高性能发展也是RISC-V发展的必然趋势，巧就巧在，RISC-V与智能汽车同属新赛道，AI芯片与智能汽车也在互相推动。

RISC-V在汽车应用中的掣肘

软件生态缺失叠加汽车产业“念旧”，加大RISC-V上车阻力。

虽然我们谈到的是软件定义汽车，但软件支持恰恰是RISC-V的短板，没有软件生态，基于RISC-V实现的芯片无论在任何领域都无用武之地，加之汽车行业对安全性的要求非常高，这也使汽车产业不太喜欢新东西，除了软件生态的劣势，相关的编译器、开发工具以及其它生态要素也还在发展，使得RISC-V上车，比国产厂商借助ARM上车的阻力更大。

RISC-V相关企业不能总是想搭便车，而不主动投入到生态的建设。那么，在汽车领域其实也是一样，在RISC-V刚兴起的这个阶段，在理念问题、投入问题以及商业利益回报问题下，谁来构建适合于RISC-V的上层软件，如何让RISC-V的灵活性在汽车领域得到最充分的释放就尤为重要。

针对当下迅速发展的智能汽车，中国工程院的倪光南院士也表示，RISC-V能很好地满足“需求定义软件、软件定义硬件”的时代需求，是智能汽车芯片设计的理想选择。

RISC-V已“上车”

2020年4月，半导体解决方案的主要供应商瑞萨电子公司和SiFive达成合作，共同开发面向汽车应用的下一代高端RISC-V解决方案。

随之，在2020年末，瑞萨借助日本半导体公司NSITEXE推出了集成RISC-V协处理器的汽车MCU RH850/U2B。主要用于混合动力 ICE 和 xEV 牵引逆变器、高端区域控制、连接网关和车辆运动等相关应用。

今年年初，英特尔在CES 2022上推出了专为自动驾驶打造的Eye Q Ultra系统集成芯片，但要注意的是，Mobileye EyeQ Ultra 不包含任何x86内核，而是具有12个RISC-V 内核、Arm GPU和DSP。

最近，SiFive宣布推出三款车规级内核：E6-A、X280-A和S7-A解决方案，以满足当前和未来应用的关键需求，如信息娱乐、驾驶舱、互联性、ADAS和电气化。

RISC-V与中国的天时地利与人和

天时

在现局面的半导体发展格局下，ARM、X86架构生态壁垒砌的高而结实，市场份额也被瓜分了80%以上，中国在原路径发展已被紧紧的卡着脖子，因此当RISC-V出现时，一下子就火了起来。RISC-V适合产业的发展，更适合中国市场。在5G、物联网、汽车等应用多点开花之际，RISC-V的出现正是中国大放异彩之际。

地利

我们应该高度重视RISC-V这个指令集，国家从整体布局和顶层设计上，要继续加强政策支持，有步骤、分阶段地落实推进。早在2018年7月，上海经信委就出台了国内首个支持 RISC-V 的政策。2020年9月，中国又开放原子开源基金会，首次对外公开其组织架构、使命、愿景与价值观。

如今，中科院计算所、华为、阿里等在内的 20 多个国内企事业单位，都加入了 RISC-V 基金会。伯克利、清华两所高校还在深圳成立了 RIOS 实验室，以扶持 RISC-V 软件生态。

在这样一个大环境下，“十四五”鼓励企业开源，并从底层基础设施方面进行了规划——纲要明确指出应完善开源知识产权和法律体系，这足以说明开源是大势所趋，也为RISC-V的生态发展嫁接了桥梁。

人和

RISC-V是国内芯片实现自主可控的好机会，国内企业也在加紧多点布局。近年来国产RISC-V商业化产品不断落地，平头哥、华米、兆易创新等企业已发布了可商用化产品。其中兆易创新和芯来科技更是开创了IP核供应商与设计企业联手先例。

在RISC-V“上车”的规划和部署，本土公司也已有一些商业化成果。如2020年景略半导体推出的BlueWhale芯片架构上，就采用RISC-V架构，景略半导体成为行业首个应用RISC-V内核的L2/L2+ Switch的芯片厂商，具有强大的可扩展性和可配置性的芯片架构，能够助力未来快速推出满足不同市场需求的产品。

2021年，凌思微电子也推出基于RISC-V架构的车规级无线MCU产品系列，凌思微车规级MCU主要应用于车身控制，即时通信，车载娱乐方面，目前跟小米的项目合作稳步进行中，与整车厂商的合作项目正在推进。

倪光南院士也曾提出建议，我国应抓住新一代信息技术发展机遇，聚焦开源RISC-V架构发展中国汽车芯片产业，我国举国体制和超大规模市场优势、人才优势，有助于大力发展壮大我国RISC-V产业生态。

编辑：黄飞