首款高性能RISC-V處理器「刺向」Arm小核心

幾乎所有芯片創(chuàng)業(yè)公司的CEO都會(huì)說，“我們最核心的價(jià)值是用更好的芯片解決客戶的實(shí)際問題。”

然而，擺在眾多芯片初創(chuàng)公司面前的問題是，芯片設(shè)計(jì)和生產(chǎn)出來后，落地遲遲難以突破，此時(shí)，產(chǎn)品能夠順利落地的公司成為了這個(gè)賽場(chǎng)里值得關(guān)注的焦點(diǎn)。

由前谷歌CTO江朝暉于2020年創(chuàng)立的躍昉科技（LeapFive）是芯片創(chuàng)業(yè)熱潮中值得關(guān)注的RISC-V芯片公司。

原因很簡(jiǎn)單，站在創(chuàng)業(yè)公司比拼落地的2022年，躍昉科技高性能產(chǎn)品的發(fā)布會(huì)上，就已經(jīng)有來自電力、智慧物流、機(jī)密計(jì)算等領(lǐng)域客戶的案例分享。雷峰網(wǎng)(公眾號(hào)：雷峰網(wǎng))了解到，躍昉科技的芯片已經(jīng)在國(guó)家電網(wǎng)的多個(gè)單位進(jìn)行部署，是可規(guī)模化復(fù)制的落地。

預(yù)計(jì)在今年底量產(chǎn)的躍昉科技高性能RISC-V SoC NB2實(shí)測(cè)性能在Arm CortexA55和A72之間，直戳Arm小核，指向Arm大核性能。

芯片創(chuàng)業(yè)實(shí)際比拼對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景的理解

對(duì)于九死一生的創(chuàng)業(yè)來說，特別是一次芯片流片費(fèi)用就以千萬甚至億元計(jì)的芯片創(chuàng)業(yè)公司，創(chuàng)業(yè)之初更需要想清楚產(chǎn)品的定位和應(yīng)用市場(chǎng)。

躍昉科技研發(fā)VP袁博滸在“躍昉智慧物聯(lián)芯，助力雙碳新基建”的新品發(fā)布會(huì)上就說，“對(duì)一個(gè)芯片產(chǎn)品最終的評(píng)價(jià)應(yīng)該是以應(yīng)用的規(guī)模和成熟度作為參考，所以核心就是應(yīng)用為王。轉(zhuǎn)換為底層的邏輯有三點(diǎn)：為客戶帶來供應(yīng)鏈安全、具備差異化特性、具備成本優(yōu)勢(shì)。”

應(yīng)用為王的道理容易理解，但在創(chuàng)業(yè)之初，真正有明確目標(biāo)應(yīng)用場(chǎng)景的芯片創(chuàng)業(yè)公司實(shí)際不多。

“2020年創(chuàng)業(yè)時(shí)，公司只有我和袁博滸，如今公司的團(tuán)隊(duì)規(guī)模已經(jīng)有一百七八十人。”躍昉科技創(chuàng)始人，CEO兼CTO江朝暉說，“我們圍繞三個(gè)核心，聚焦工業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。首先是利用RISC-V開源的CPU架構(gòu)設(shè)計(jì)高中低端性能的邊緣芯片；其次是包含區(qū)塊鏈技術(shù)，保證數(shù)據(jù)不可篡改、可追源；第三注重安全性能。”

之所以圍繞工業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用創(chuàng)業(yè)，其實(shí)有多方面的原因，一方面是創(chuàng)始人江朝暉對(duì)于用科技去解決能源問題的情懷，更實(shí)際的原因是工業(yè)市場(chǎng)對(duì)于SoC芯片的需求，以及使用RISC-V在工業(yè)市場(chǎng)落地的難度更小。

“消費(fèi)類芯片由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，所以首先會(huì)關(guān)注成本，其次才會(huì)考慮功能的差異化以及供應(yīng)鏈安全。工業(yè)類的芯片恰好相反，客戶會(huì)首先考慮供應(yīng)鏈安全，然后考慮差異化，最后才是成本優(yōu)勢(shì)。”袁博滸表示。

“在軟件生態(tài)方面，工業(yè)領(lǐng)域的軟件生態(tài)又比消費(fèi)生態(tài)稍小，非常符合RISC-V的發(fā)展現(xiàn)狀。”

除了有明確的產(chǎn)品規(guī)劃、市場(chǎng)應(yīng)用之外，更能體現(xiàn)躍昉科技對(duì)應(yīng)用為王的是早期就有深度的合作伙伴。

從應(yīng)用出發(fā)定義芯片，性能超越Arm A55

雷峰網(wǎng)了解到，躍昉科技在早期設(shè)計(jì)芯片之初就充分了解了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域?qū)π酒男枨螅⑴c中國(guó)電力科學(xué)院深度合作，設(shè)計(jì)出了高性能的NB2處理器。

中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司人工智能應(yīng)用研究所所長(zhǎng)蒲天驕在發(fā)布會(huì)的分享中指出，電力物聯(lián)網(wǎng)目前面臨幾個(gè)共性問題：數(shù)據(jù)傳輸處理壓力大、云端主站計(jì)算負(fù)荷重、海量數(shù)據(jù)價(jià)值無法挖掘、芯片供貨難度大。所以針對(duì)電力邊緣智能高算力、低功耗、自主可控等方面提出了全新的要求。

“鑒于NB2芯片的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，我們中國(guó)電科院與躍昉公司簽訂了戰(zhàn)略合作協(xié)議，并入駐國(guó)網(wǎng)公司雙創(chuàng)示范中心，雙方一起承擔(dān)了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃以及國(guó)網(wǎng)公司技術(shù)項(xiàng)目，共同推動(dòng)電力物聯(lián)網(wǎng)邊緣智能芯片規(guī)格制訂、協(xié)同研發(fā)和成果落地等。”蒲天驕進(jìn)一步表示。

正是因?yàn)橛忻鞔_的需求，躍昉科技的NB2芯片敢于用12nm工藝，自主設(shè)計(jì)出主頻超過1.5GHz的RISC-V CPU，同時(shí)集成NPU，DSP、VPU等的工業(yè)級(jí)SoC。

NB2的自研CPU主頻最高達(dá)1.8GHz，GPU主頻達(dá)850MHz，NPU在INT8數(shù)據(jù)格式下性能達(dá)到4TOPS，并集成VPU和用于增強(qiáng)輔助NPU視覺處理的視覺DSP，還有音頻DSP。

從CPU的性能看，NB2 的CPU性能在Arm Cortex A55和Cortex A72之間，這在RISC-V陣營(yíng)大都對(duì)比Arm Cortex M系列的當(dāng)下，NB2率先向高端邁出一步。

相比硬件性能，軟件是限制RISC-V處理器向更高端應(yīng)用突破的關(guān)鍵。

RISC-V作為新興的指令集，軟件生態(tài)不夠成熟讓眾多RISC-V芯片公司選擇從對(duì)生態(tài)依賴不高的MCU市場(chǎng)切入，所以可以看到在CPU主頻低于200MHz的MCU市場(chǎng)有大量RISC-V產(chǎn)品，到了CPU主頻在200MHz-1.5GHz的MPU產(chǎn)品就數(shù)量不足10種，在CPU主頻性能超過1.5GHz的高端應(yīng)用處理器（AP）幾乎空白。

“以目前RISC-V的發(fā)展現(xiàn)狀，我們選擇了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，工業(yè)應(yīng)用穩(wěn)定性優(yōu)先，給我們從RISC-V出發(fā)，為工業(yè)賽道設(shè)計(jì)一個(gè)相對(duì)滿足應(yīng)用的軟件生態(tài)提供了一些便利。”袁博滸表示。

但即便如此，躍昉科技在成立早期就投入了60多人的軟件團(tuán)隊(duì)。

整體而言，袁博滸強(qiáng)調(diào)，NB2是第一款可量產(chǎn)的基于RISC-V的高端12nm工業(yè)級(jí)SoC。

“我們嚴(yán)格遵循工業(yè)級(jí)芯片的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，在零下55攝氏度到125攝氏度的環(huán)境下測(cè)試了1000小時(shí)以上，擁有工業(yè)級(jí)的品質(zhì)，在高溫實(shí)測(cè)中的表現(xiàn)，也非常符合電網(wǎng)整機(jī)系統(tǒng)熱設(shè)計(jì)的需求。”

NB2還支持異構(gòu)OS運(yùn)行環(huán)境，這個(gè)功能也能很好滿足工業(yè)場(chǎng)景中部分程序運(yùn)行在裸機(jī)，部分程序運(yùn)行在Linux上的特殊需求。

芯片創(chuàng)業(yè)落地為王

芯片公司最終的商業(yè)化成功，實(shí)際上是軟件和生態(tài)的成功。

因此，芯片初創(chuàng)公司產(chǎn)品落地挑戰(zhàn)巨大也容易理解，畢竟初創(chuàng)公司大都采用新技術(shù)，比如比較火熱的AI芯片創(chuàng)業(yè)和RISC-V創(chuàng)業(yè)，這兩類芯片都比較新，沒有成熟的軟件生態(tài)，客戶想要發(fā)揮這些硬件優(yōu)勢(shì)的挑戰(zhàn)巨大。

“我們希望靠豐富的SDK性能，使所有的硬件性能得以發(fā)揮，客戶的應(yīng)用能正常、快速、穩(wěn)定地遷移到我們的系統(tǒng)上。”袁博滸表示。

但對(duì)于RISC-V芯片而言，客戶的接受度非常關(guān)鍵，畢竟RISC-V是一個(gè)比較新興類別的產(chǎn)品，無論在可靠性和性能客戶都會(huì)有比較大的擔(dān)憂。但也正因?yàn)槿绱耍诠I(yè)領(lǐng)域SoC選擇不多的背景下，軟件生態(tài)相對(duì)簡(jiǎn)單一些，更是RISC-V高性能芯片的突破點(diǎn)。

躍昉科技的做法是，給客戶提供完整的系統(tǒng)，除了芯片和軟件，還有對(duì)應(yīng)參考設(shè)計(jì)硬件，以及完整的開發(fā)平臺(tái)。

目前，躍昉科技與中國(guó)電科院的合作包括基于NB2的邊緣網(wǎng)關(guān)、無人機(jī)巡檢系統(tǒng)。已經(jīng)面向光伏功率預(yù)測(cè)、電纜廊道感知、輸電線路在線監(jiān)測(cè)、變電站監(jiān)測(cè)等應(yīng)用場(chǎng)景，分別在中國(guó)電科院、重慶公司、天津公司、遼寧公司等單位部署NB2，目前運(yùn)行正常。接下來雙方還將在更多領(lǐng)域中共同深度探索。

躍昉科技還與鏈昇科技深度合作，將NB2應(yīng)用在智能物流倉(cāng)儲(chǔ)場(chǎng)景中。

與摩聯(lián)科技合作，基于NB2實(shí)現(xiàn)基于RISC-V的機(jī)密計(jì)算，貫通可信物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)價(jià)值鏈。

袁博滸也表示，“和客戶共同開發(fā)全棧軟硬件方案只是在剛開始客戶信心不足的情況下，需要與客戶進(jìn)行的工作，這并非趨勢(shì)。”

這也就意味著，未來RISC-V的軟件生態(tài)逐步成熟之后，高性能RISC-V芯片的易用性會(huì)逐步提高，RISC-V高性能芯片的應(yīng)用將會(huì)進(jìn)一步拓展。

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