RISC-V在汽车产业的发展机遇

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）近日，中国工程院院士、中国科学院计算技术研究所研究员倪光南一番话再一次引起了半导体产业热议，他表示，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，是智能网联车芯片的理想选择。

从产业发展格局来看，RISC-V在汽车产业确实有巨大的发展机遇，其开源和模块化特性如果加以合理引导，能够更好地顺应汽车产业发展大趋势。不过，同时我们也要考虑到汽车产业自身因素，以及车规级芯片更高的门槛。

RISC-V与智能网联汽车在传统汽车上，汽车芯片大致可分为三大类，分别是功能芯片MCU、功率半导体、传感器。其中，功能芯片MCU主要负责汽车的信息传递和数据处理，在车身电子系统、车身动力系统和娱乐系统等相关系统的核心所在。

随着汽车智能化水平提升，汽车需要面对的场景，以及汽车产生的数据量发生了巨大的变化，因此汽车芯片由传统的三大类变成了最新的五大类，除了功能芯片MCU、功率半导体、传感器，还增加了AI芯片和存储器。

而对于RISC-V而言，其主要的应用方向就是MCU和AI芯片。

目前，市面上已经出现了基于RISC-V架构的MCU芯片，这些芯片如果想要在汽车领域赢得机会，过车规是第一步，打入产业链进入前装市场则是关键的第二步。

当然，对于RISC-V架构而言，在MCU方面不一定是以单一产品形态出现，在异构的大趋势下，也可以作为芯片内部的软核或者硬核，提升相关芯片的系统集成度和IO接口丰富度。不过，无论是作为核心还是IP使用，过车规也是必要的一环。

倪光南院士提到了“软件定义硬件”，其实在汽车行业还有一个说话是：软件定义汽车。随着智能网联汽车概念兴起，软件的应用在汽车行业越来越普遍，也越来越重要。

软件定义汽车的本质是汽车电子电气架构EEA的大升级，从传统的分布式ECU到域控制器，并逐渐向统计中央集中式处理平台过渡，这也就是为什么人们会说未来汽车越来越像一个行驶在路上的计算机。

在电子电气架构EEA升级的过程中，如上所述，汽车上面的信息处理芯片也在发生改变，从过去的MCU变成了计算能力越来越强大的AI芯片。

当实现中央集中式架构后，汽车将进入3.0时代，自动驾驶、ADAS、智能座舱以及车联网等特性都将成为汽车的核心功能，并且所有的功能都可以通过OTA进行升级。当然汽车3.0并不是终极形态，后面还有汽车4.0，也就是进一步强化车联网的概念，将软件放置在云端，进一步提升汽车的算力水平。

而如果想要完成汽车3.0和汽车4.0的蜕变，就需要通过软件对汽车硬件进行抽象，并进行软硬件解耦，这就是软件定义汽车的核心本质，当然在此过程也需要加入其他的辅助元素，比如中间件、操作系统与虚拟化。

虽然叫中央集中式架构，但并不意味着所用到的汽车AI芯片只有CPU，还有GPU、FPGA、ASIC以及加入了神经网络单元的N-SOC等，和MCU一样，这些芯片也不是一定是以单一产品形态上车，在异构计算的概念下，厂商也在寻求各种融合，以提升硬件的灵活性，更好地适应软件不断升级的新生态。

因此，除了不断追求大算力以外，软件定义汽车时代，汽车AI芯片的一个必备的特性就是灵活性，以应对汽车上非结构化数据的爆发性增长。

那么，RISC-V架构便具有很多突出的优势来应对软件定义汽车的复杂需求。RISC-V是一种开放架构，采用宽松的BSD（伯克利软件套件）开源模式，这种开放性允许它可以自由地被用于任何目的、允许任何人设计、制造和销售基于RISC-V的芯片或软件。其次，RISC-V指令集非常简洁，没有像ARM架构和x86架构一样的历史包袱，可扩展性强。此外，RISC-V具有模块化的优势，可以以模块化的方式进行组织，能够更好地胜任软件定义硬件的高灵活性要求。

当然还有一点，也就是倪光南院士提到的，我们需要一个ARM机构和x86架构之外的本土架构。智能网联汽车是未来芯片发展重要的终端市场，更需要提前做好规划。

RISC-V上车前路漫漫不过，RISC-V想要在智能网联汽车方面做出成绩，也有很多明显的难关需要跨越。

首先是车规级的超长时间认证，一般而言，一款芯片一般需要2 年左右时间完成车规级认证，进入车企供应链后一般拥有5-10 年的供货周期，对于RISC-V架构相关企业而言，这一产业特性非常不友好，但又是必要的。

其次是算力要求，目前RISC-V在核心层面正在冲刺高性能运算市场，但尚未形成规模，和ARM架构还是有差距，这也是阻碍RISC-V上车的一个门槛。

第三个是产业链协同问题，我们上面提到了软件定义汽车是需要中间件的，我们看现在有代表性的中间件Autosar，其参与的芯片企业基本是英飞凌、瑞萨、恩智浦、Arm这些，目前这些公司都没有意愿让RISC-V上车，瑞萨的RZ/Five RISC-V MPU的使用范围也不包括汽车领域。而除了中间件，RISC-V上车还需要实现接口标准化，适配操作系统等，还需要相关公司配套软件和工具。

写在最后德勤曾预测，预计到2025年基于RISC-V技术的芯片销量在汽车领域的可服务市场（SAM）达到29亿个。因此，RISC-V上车是有光明的前景的，但德勤也预测，RISC-V近10年内还难以撼动Arm和x86架构的地位。那么，在汽车领域，可能这个周期更长。

当然，我们不能从周期长和难度大就否认倪光南院士的观点是错的，这是一个从零构建中国汽车芯片生态的建议，从当前的外部环境来看，迟早是要做的，但合理规划是必要的。