芯来科技：芯来RISC-V车规级CPU IP助力汽车电子市场“芯”应用

芯来科技自2018年成立以来，一直专注于RISC-V CPU IP及相应平台方案的研发。从零开始，芯来科技打造了N/U、NX/UX四大通用处理器产品线和NS、NA两个专用产品线，其中，NA面向功能安全汽车电子场景，NS面向支付等高安全场景。

RISC-V是一个基于精简指令集原则的开源指令集架构。2023年11月29日，在“芯向亦庄”2023汽车芯片产业大会上，芯来科技市场战略副总裁李珏表示，汽车向新能源、电动化和智能化演进无疑为RISC-V提供了更多应用场景，是RISC-V走向汽车市场的重大机遇。 目前RISC-V是在集成电路逆全球化的情况下而真正出现开放性趋势，它总结了X86、ARM冗余的方面，以简洁性的模式来设计，从模块化可扩展性的方式来适应AIOT和汽车电子新的应用领域。

 李  珏 | 芯来科技市场战略副总裁

以下为演讲内容整理：

开放标准的RISC-V指令集

在过去几十年的时间里，PC上的X86和移动互联网时代的arm无声无息地进入了我们的生活，我们并未关注到架构及其所属权、发展权相关问题。

随着电子信息产业的发展，越来越多集成电路、通信接口、通信协议都已经标准化，只有处理器这一领域没有国际标准。X86、arm等都属于同一家公司或组织，他们决定了指令集的发展权，对芯片设计过程中能否应用其架构、芯片和IP有着极大限制。从RISC-V逐渐应用在数据中心、车辆后，我们意思到只有开放标准才能突破地缘政治限制，才会有更多软硬件厂商支持RISC-V。在集成电路逆全球化背景下，RISC-V呈现出开放趋势，未来将会出现更多RISC-V的IP公司、芯片公司以及应用RISC-V解决方案的公司。

从绝对私有的X86到相对开放的ARM，再到完全国际标准化的RISC-V，指令集的发展给整个行业带来了新活力。同时，航天航空及小众领域使用的指令集逐渐淡出主流市场。当前在国际市场，新的芯片项目主要考虑X86、ARM和RISC-V。之所以有越来越多的芯片厂商和应用厂商开始考虑RISC-V，是因为其标准化形式突破了人为限制。

我们可以将RISC-V理解为一个协议，实现协议有各种不同的方式。技术实力较强的公司会进行自研，可以基于开源版本做科研和免费应用。许多芯片厂商为了降低成本，采取的是其他方案，或依靠中立解决方案提供商，提供更多标准化IP，助力集成电路做更多产品。

 图源：演讲嘉宾素材

当处理器走向开放标准后，华为、高通等公司可以做自研RISC-V架构的CPU。当前中国科学院计算所和伯克利大学有开源版本，可以基于此进行研究和应用，做自己的方案。同时整个行业也需要中立的解决方案商，提供标准的RISC-V CPU IP。芯来科技就是将自己定位成中立解决方案商，不依托于任何集团和联盟，以中立方式进行提供。当前许多公司已经开始将处理器转向RISC-V，硬件领域到软件领域将会呈现出繁荣的生态。

芯来RISC-V车规级CPU IP

芯来科技是大陆第一家做RISC-V IP及相关解决方案的提供商。我们从零开始，完成了从ARM M0到ARMA72，再到A76级别的CPU全系列架构。我们完整做过ARM、RISC-V各种系列的CPU，有信心做出符合国际标准的的CPU IP提供给国内市场。

当前我们的产品非常完备，从32位、64位到MMU支持LINUX系统产品，能够差异化的和arm对标，提供各种差异化性能，如安全可靠扩展DSP浮点和矢量、人工智能的特性，都可以在不同的处理器产品中，通过模块化组合提供差异化的内容，做到自己的芯片中，做出和arm不同的产品。

 图源：演讲嘉宾素材

我们有两个领域填补了国内空白，一是NS级别的CPU，包括我们的银联卡、SIM卡以及社保卡、身份证等在切换到国产核时，我们都在积极配合做各种解决方案。

另一个NA系列是车规级的CPU IP，目前我们是国内第一家通过ISO26262，ASIL D和ASIL B产品认证的厂商。当国内的一些国有化场景或国产化车规级芯片有需求时，我们就可以为其提供完整的方案，同时能够满足国际标准。

当前不同新能源车和国内新势力造车这一背景为RISC-V提供了许多应用场景。比如UWB场景等都是在以前传统车里没有的需求，这些需求没有软件生态和应用习惯的束缚，选择RISC-V或RISC-V定制化和模块化组合将会提供更加经济、便捷、安全的解决方案。除了安卓的应用场景和座舱里车机安全应用场景外，车联网协议、车载以太网、雷达和自动驾驶领域都可以用RISC-V替代。随着谷歌对于RISC-V的完整支持，相信在几年后，我们就能看到基于RISC-V的安全产品进入移动端和汽车车机端。

当前许多厂商系统的架构都在支持RISC-V，RISC-V从汽车行业的发展中找到了机会，相信更多从业者也会在RISC-V中找到自己定义芯片的机会。

早在2021年，瑞萨就宣布将开发用于汽车应用的下一代高端 RISC-V 解决方案，推出了带有RISC-V处理、专为汽车ECU设计的汽车 SoC。今年8月，英飞凌、博世、NXP、高通和Nordic Semiconducto联合宣布将投资成立一家RISC-V公司，并将汽车市场作为首个发力点。

Arm在汽车芯片市场的份额不到三成，与其在移动设备市场的九成多占有率相比差距非常大。同时，汽车芯片的生态是一半封闭的，生命周期长，这意味着任何指令集架构都能在汽车芯片市场找到一定生存空间，RISC-V毫无疑问是其中的最优潜力候选。

对于任何希望进入汽车市场的硬件供应商而言，ISO 26262是必须经过的一道门槛。ISO 26262是给汽车产品安全生命周期进行全方面功能安全的考核，从开发机制到各个部件，再到软硬件领域各种安全特性的量化确认，这对芯片而言是一个长期的过程，对IP而言更为长期。因为我们更上层不是用芯片和产品做，而是用IP满足整个设计流程和功能安全的检测，加速车规芯片走进ISO 26262认证，达到国际汽车测量标准。

CPU IP在其中发挥着重要作用。无论是过去的分布式控制，还是将来的集中式控制，都需要集成式控制，这种控制需要CPU IP支撑做控制的芯片。汽车芯片功能安全是否满足，对整车安全以及车辆认证有很重要的作用，因此车规芯片里使用的车规CPUIP如果要过国外认证，几乎都要满足ISO 26262的认证。

我们从成立的第二年开始就在做功能安全相关准备，投资几百万在车规项目上，首先把NA900系列CPU做了固定版本，以满足ISO 26262的要求。目前我们的 RISC-V CPU IP是全球第一家获得IS026262 ASIL D认证的，我们也成为了国内第一家获得车规ISO 26262 认证的CPU IP提供方。NA900支持ASIL B 和ASIL D，能够通过丰富的配置选项符合多样的车载SoC需求，同时也能提供完整的功能安全设计、测试和验证文档，帮助大家集成和通过车规的芯片认证。

我们的NA900处理器是基于标准的RISC-V指令集，基于国际标准，在软件生态上能够保证各家在使用时能够兼容性的切换。我们采用了双发射顺序9级流水线哈佛架构，支持64/128-bit AXI系统总线，能够实现特有的安全机制。双核锁步、片上内存ECC保护、输入输出接口保护、非安全隔离、自检比较器和外部看门狗都是按照国际标准实现的。

图源：演讲嘉宾素材

根据ASIL B和ASIL D的不同要求，在软件自检单元和继承器保护配置上，NA900能够切换到ASIL B的产品认证等级，设计出不同于其他国外CPU IP厂商的特性。NA系列支持两种模型。一是双核模式，两个核要执行相同的内容，得到相同结果以判断结果的真实性。另外我们可以做新的模式，把它分成两个ASIL B的核来用。在不同领域，客户在具体车辆芯片领域可以使用双核形式，在需要高安全的形式下可以切换到双核模式，在需要两个独立计算的模块时可以切换到ASIL B模式，这样能创新芯片的应用范畴。

在ISO 26262的验证过程中，我们做了完整系统的失效和随机硬件失效测试，严格遵守ISO 26262的开发流程、故障注入和FMEDA诊断测试，因此我们能够提供完整的诊断性报告。此外，我们的整个开发过程是基于完整的微模型，从功能设计到验证，再到反馈和错误追溯，都是完整的追溯过程。

在功能安全管理方面，我们的功能安全经理做了完整的功能安全管理系统。在交付给客户的过程中，我们的功能安全包及功能安全认证各项指标能够帮助芯片厂商直接过芯片认证，不用在CPU IP层面做过多工作。

CPU IP需要软硬件都配合。因此我们和欧洲的IAR公司做了编译器和集成开发环境的工具链适配，用户从IP端到软件端都能够完整的做ISO 26262的开发流程。当前国内做编译器的厂商在过车规过程中也在和我们紧密配合，相信未来两年从IEP到工具链都能用到全国产的车规级产品。

 图源：演讲嘉宾素材

在NA900过了功能安全认证后，我们在NA300和低功耗CPU核上也做了ASIL D和ASIL B的流程认证，将于明年年初完成整个产品的认证。这一举措能够实现从高性能到低功耗各个级别的CPU IP供给。2024年我们将配合CPU核提供完整的基于RISC-V的车规子系统方案，预计两年内将实施更高性能的车规，车规内核的开发将支持更多智能座舱和自动驾驶应用。

RISC-V是PC时代、移动时代到万物智能时代、智联时代和车联时代的产物，希望大家能够积极拥抱RISC-V，拥抱国际标准。芯来科技也将持续保持中立CPU IP服务商的特性，为汽车产业以及信息产业提供真正自主可控的核，共享国际方案和国际软件生态。

（以上内容来自芯来科技市场战略副总裁李珏于2023年11月28日-30日在“芯向亦庄”2023汽车芯片产业大会发表的《芯来RISC-V车规级CPU IP助力汽车电子市场“芯”应用》主题演讲。）