RISC-V國產(chǎn)MCU道阻且長，愛普特的“木桶效應(yīng)”破局法
崛起的RISC-V已然成了不少國產(chǎn)MCU公司手里的一張王牌，在自主可控的趨勢下，越來越多國內(nèi)廠商開始轉(zhuǎn)向這個全新的架構(gòu)。一些國際MCU大廠雖然還沒有對應(yīng)的RISC-V產(chǎn)品推出，但也都紛紛加入了RISC-V國際基金會。
從實際出貨量來看，ARM在MCU市場仍占有大部分市場份額，擁有主導(dǎo)地位優(yōu)勢。市面上除了少數(shù)自研架構(gòu)的廠商，大部分都是從ARM“半路出家”到RISC-V的，也有部分MCU廠商選擇了ARM+RISC-V“雙管齊下”。而國內(nèi)有這么一家MCU公司，他們從成立之初便選擇了另辟蹊徑，即選擇了非ARM架構(gòu)的這條賽道。愛普特微電子自2012年成立，核心研發(fā)人員基本來自原某國際大廠于國內(nèi)的半導(dǎo)體事業(yè)部的原班人馬。彼時通用MCU市場ARM可謂一家獨大，ARM中國也還沒有正式成立。對于一心只想做真正全國產(chǎn)、自主可控和高可靠的愛普特來說，顯然ARM不在他們的考慮范圍內(nèi)。愛普特在經(jīng)過市場調(diào)研后，選擇了和當(dāng)時有自主架構(gòu)C-SKY的杭州中天微電子合作，基于他們的全國產(chǎn)內(nèi)核研發(fā)32位MCU。2018年，阿里巴巴收購中天微，又將其與旗下達摩院合并成立平頭哥半導(dǎo)體公司，全力投入自主研發(fā)“中國芯”。從平頭哥的一些早期開發(fā)資料也可以看出，中天微的C-SKY架構(gòu)影響頗深，但平頭哥最終選擇了轉(zhuǎn)向RISC-V架構(gòu)。愛普特微電子副總經(jīng)理魯翔表示，因為RISC-V是開源指令集架構(gòu)，可以把愛普特對產(chǎn)品的創(chuàng)新想法迭代進去，也更符合“國產(chǎn)創(chuàng)新”的理念，所以愛普特也就將MCU產(chǎn)品的內(nèi)核逐步轉(zhuǎn)向RISC-V內(nèi)核。
可選好了內(nèi)核并不代表萬事大吉，還有其他的IP需要納入考量，而且也得是國產(chǎn)化。魯翔指出MCU作為典型的數(shù)模混合芯片，可靠性的設(shè)計就是木桶效應(yīng)。MCU公司團隊中最弱的技術(shù)將決定性能和可靠性的短板，如果這些IP是外購的，木桶效應(yīng)就會擴展到IP供應(yīng)商上，不僅產(chǎn)品性能可靠性不可控，也會限制產(chǎn)品的創(chuàng)新。認(rèn)識到這一點的愛普特花了數(shù)年時間打造一套完全自主知識產(chǎn)權(quán)、齊全完善且經(jīng)過大規(guī)模芯片量產(chǎn)認(rèn)證的微處理器IP庫，包含了模擬IP、時鐘IP、接口IP和Flash IP等。愛普特?zé)o需外購IP.就能解決以上的木桶效應(yīng)難題，保證產(chǎn)品的超高可靠性，使產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于各種復(fù)雜環(huán)境及苛刻條件下的工業(yè)場景，提供可靠性超越國外品牌的替代選擇。
愛普特的另一大優(yōu)勢是，他們可以基于自研的IP庫，在保證品質(zhì)的情況下，按客戶的實際需求對芯片進行定制。愛普特的定制不僅開發(fā)設(shè)計時間短，且基于自研IP庫，還能快速實現(xiàn)客戶對產(chǎn)品的特殊性能需求，以及優(yōu)化芯片面積，降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品性價比，從而幫助客戶提升產(chǎn)品的競爭優(yōu)勢，為客戶帶來價值。
如今的愛普特已經(jīng)在32位MCU市場站穩(wěn)腳跟，也在非ARM架構(gòu)市場占有率領(lǐng)先，非ARM核32位MCU累計出貨量超1億顆，但他們似乎并不打算局限于32位通用MCU。就拿一如既往的高可靠性目標(biāo)來說，愛普特車規(guī)級的RISC-V MCU已在設(shè)計研發(fā)中。未來一年內(nèi)，愛普特將會推出六大RISC-V芯片系列產(chǎn)品矩陣，覆蓋工控、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、車載等領(lǐng)域，為的是給市場提供更多全國產(chǎn)的高可靠32位MCU產(chǎn)品。與此同時，愛普特也在去年公布了64位的雙核RISC-V MCU APT32F706。該MCU基于平頭哥的RISC-V 64位處理器內(nèi)核開發(fā)，最高工作頻率達到600MHz，可以提供高性能的異構(gòu)多核心計算處理能力，足以滿足智能座艙、工業(yè)級人機界面、安全網(wǎng)關(guān)和智能電網(wǎng)等高端應(yīng)用的需求。除了強大的通用計算能力和豐富的通信接口外，APT32F706還集成了3D/2D圖形加速器，支持OpenGL ES 2.0和先進的矢量圖形計算，魯翔表示這同樣得益于愛普特不斷迭代優(yōu)化的IP庫，目前該IP庫已經(jīng)覆蓋到了AI算力、人工視覺等高端計算領(lǐng)域。把市場首選變?yōu)镽ISC-V存在的挑戰(zhàn)
愛普特和阿里平頭哥達成了深度戰(zhàn)略合作，在共研RISC-V架構(gòu)MCU芯片的同時，也已經(jīng)搭建起了完整的開發(fā)工具鏈，可以說解決了開發(fā)生態(tài)上的大部分問題。但目前市面上將RISC-V視為首選方案的例子仍然比較少，作為RISC-V MCU廠商，愛普特很清楚要讓市場選擇RISC-V還面臨著哪些挑戰(zhàn)。魯翔認(rèn)為，應(yīng)用驅(qū)動、協(xié)同開發(fā)、全產(chǎn)業(yè)共同定義架構(gòu)的模式，讓RISC-V架構(gòu)在各個行業(yè)領(lǐng)域得到了蓬勃的發(fā)展，但在通用MCU市場，仍面臨著三大挑戰(zhàn)：開發(fā)工具鏈不夠友好、軟件生態(tài)不夠完善、芯片系列選型不夠豐富等。固然這幾年間RISC-V的開源和商用工具鏈也在陸續(xù)推出，但相對ARM來說，在全流程和完善程度上還有著不小的差距。其次，雖然RISC-V已經(jīng)獲得了AliOS、FreeRTOS、RT-Thread和Linux等多個操作系統(tǒng)的支持，但在軟件開發(fā)和移植上仍需要更快的進度。至于豐富的芯片系列選型，這方面需要的則是更快的MCU開發(fā)周期和時間的積累。
愛普特也為解決這三大挑戰(zhàn)做出了不小的貢獻，如愛普特與平頭哥合作打造了完整的“開發(fā)編輯工具鏈”，其中CDK編譯器提供了圖形化的嵌入式開發(fā)環(huán)境，降低了開發(fā)門檻，用戶可以基于不同的應(yīng)用領(lǐng)域要求，選擇合適的組件進行產(chǎn)品開發(fā)。這套工具鏈支持AliOS等RTOS操作系統(tǒng)，無論是底層還是核心組件，都已經(jīng)達成了完整生態(tài)的目標(biāo)，所以程序移植與研發(fā)的效率問題已經(jīng)得到了極大改善。至于產(chǎn)品選型問題，上面也提到了愛普特將在2023年推出的6大RISC-V MCU系列，這些產(chǎn)品涵蓋了不同規(guī)格的MCU配置，比如Flash容量、管腳數(shù)量和工作頻率等等，再加上豐富的外設(shè)資源，足以覆蓋更多的市場需求，解決工程師在RISC-V MCU上的選型困難癥。像愛普特這樣不忘初心，打從一開始就認(rèn)定國產(chǎn)自主并堅持下來，做出了一定成績的半導(dǎo)體公司并不多，但在RISC-V這個還在逐漸壯大的生態(tài)下，你會察覺到他們更容易被市場發(fā)掘出來。越來越多的人發(fā)現(xiàn)和意識到，RISC-V某種意義上代表了不可估量的未來，也有越來越多的人愿意擁抱這個生態(tài)，全力去解決那些近在眼前的挑戰(zhàn)。
