国内首家!平头哥刚刚宣布开源RISC-V内核MCU芯片设计平台

雷锋网消息,平头哥刚刚在乌镇互联网大会上宣布开源MCU芯片设计平台,这是国内首家开源芯片设计平台的公司,也是平头哥继玄铁910、无剑SoC、含光800之后的又一款新品。

开源MCU芯片设计平台的目标群体包括芯片开发者、IP供应商、高校及科研院所等,开发者可以基于该平台设计面向细分领域的定制化芯片,IP供应商能够研发原生于该平台的核心IP,高校和科研院所则可开展芯片相关的教学及科研活动。

国内首个开源芯片设计平台

MCU 芯片设计平台包含处理器、基础接口IP、操作系统、软件驱动和开发工具等模块。这个开源平台搭载玄铁902处理器,提供UART、SPI、I2C、Timer、PWM等多种IP以及驱动。其中,玄铁902基于RISC-V架构,兼容RV32EMC指令集,采用2级极简流水线,适用于对功耗和成本极其敏感的IoT应用。

2019年8月,平头哥发布了一站式芯片设计平台无剑,无剑能够提供稳定可靠的设计平台和验证平台,在测试、流片等环节帮助用户节约大量成本和时间,将芯片设计成本和设计周期压缩50%以上。 此次开源的MCU芯片设计平台属于无剑平台基础组件,平头哥希望通过这种方式,把芯片设计的基础共性能力共享给整个行业。

在开源平台上,用户不需要斥巨资作前期投入去设计基础组件IP,要做的是专心定义好碎片化的场景和需求,把面向领域的功能IP设计好、验证好,快速完成芯片量产。

平台开源代码包括基础硬件代码和配套软件代码两部分,现已公布在 GitHub开源社区

32位MCU能做什么?

MCU和开源并不新鲜,但把MCU平台开源却有不一样的意义。MCU(Microcontroller Unit)中文可以译为微控制单元,又称单片微型计算机,与计算机类似,MCU有CPU、内存、计数器、USB等接口。上世纪七十年代,英特尔推出了一款功能有限的8位MCU。如今,MCU已经广泛应用于通信、消费电子、汽车电子、工业控制等领域。比如在汽车领域,平均每辆汽车需要使用70颗以上的MCU,高端豪华车使用的MCU数量可能高出一倍多,并且,随着汽车智能化的发展,每辆汽车搭载的MCU数量还将增加。

不过,不同产品需要不同数量的MCU,性能也有高低之分。8位MCU在很长一段时间统治着市场,市调公司Gartner在2014年全球微控制器市占率分析报告中指出,全球首款8位MCU推出42年之后,其市场份额仍高达39.7%,高于16位MCU 21.8%和32位MCU 38.5%的市占率。

直到2015年,MCU市场才发生巨大的转折。 IC Insights 2015年的市场研究报告显示,2015年全球MCU市场规模达到168亿美元,出货量为255亿颗。32位MCU出货量超过4位、8位、16位MCU出货量的总和,而且未来几年将保持30%左右的高速增长。

这种转变非常重要的推动力就是物联网以及汽车电子的需求。与计算机或智能手机相比,物联网设备主要的功能并不是计算,而是实现传感、通信、下达控制指令等功能,但随着物联网设备智能化水平的提升,计算的需求也更高,这也就可以理解32位MCU在物联网领域的应用高于8位和16位MCU。

平头哥将适用于AIoT时代的MCU称为新一代MCU,具备AI能力和云端接入能力是它们与传统MCU芯片最大的不同。在AIoT时代,绝大部分IoT设备都需搭载下一代MCU芯片。 IC Insights就预测,2016-2020年间32位MCU的物联网市场规模复合年增长率为17.6%,复合年增长率为25.6%,远高于32位MCU市场整体10%的增长。

新一代MCU平台开源的意义何在?

但是,物联网市场一个非常显著的特点就是应用的多样化。也就是说,物联网特别是融合AI技术的AIoT市场,将会出现许多非常多样的产品。 标准、通用的32位MCU不能满足所有AIoT应用低功耗、低成本的需求,定制化MCU的重要性就突显出来。不过,芯片行业有长周期、高投入、高风险的特性,想要定制一款芯片难度非常大。

此时,开源看起来是个不错的选择。中科院计算所研究员、先进计算机系统研究中心主任,中国开放指令生态联盟秘书长包云岗指出,关于降低行业门槛,互联网领域有个比较成功的经验是开源软件。他在CCF主办,雷锋网 (公众号:雷锋网) 、香港中文大学(深圳)承办的CCF-GAIR 2019上演讲时提到,开源软件能把互联网创新的门槛降低,用户可以很容易地构建一个APP,90%可以使用开源代码,用户只需要写10%,甚至更少的代码就可以完成自己的功能,实现想要做的业务。此外,开源软件还提升了互联网企业的技术自主能力,让他们有能力去IOE,在软件层次上不像芯片那样受制于人。

包云岗表示,芯片领域如能借鉴这种开源理念,芯片开发迭代的周期就可能从年变成月甚至周,成本也可能从千万亿级降到百万甚至十万级。

“但现在要做到这点很难,因为开源芯片存在一个死结:芯片开发投入很大,投入那么多做出来的设计、芯片、IP,不会愿意拿出来开源共享;所以用户只能高价购买IP,还要进行IP集成验证以降低风险,这个环节也需要很大投入。“

但他相信,我们有可能在开发环节打破死结。在芯片设计领域,开发环节有些新的趋势正在出现。其中一个大的背景,便是AIoT场景带来的很多新机遇。

这样看来, 平头哥开源MCU芯片设计平台就有可能打破这种死结。 根据官方的说法,平头哥共享芯片设计能力以及量产能力,是希望改变芯片设计行业的基本流程,让芯片设计企业更加专注于IP设计,尤其是面向领域的、有竞争力的IP设计。

特别是,从RISC-V内核开源开始,硬件开源已经成为一种趋势和潮流。PC时代和移动互联网时代,所有技术都由芯片公司和OS公司引领,行业标准也由几家大公司定义。这种格局的优势在于开发便利、生态建立迅速,但也存在巨大劣势,比如资源过度集中,产品形态非常有限,创新设计越来越少。

RISC-V指令集本身就开源,并且其最大的特点就是可扩展性,可以针对不同的场景和性能需求进行定制,从这个角度来说,平头哥开源基于RISC-V内核的MCU芯片设计平台能够降低想要进入AIoT市场开发者的门槛。

开源背后的平头哥模式

自去年云栖大会宣布成立以来,平头哥先后发布三款产品,今年7月发布高性能RISC-V架构处理器玄铁910,8月和9月又接连发布SoC芯片平台“无剑”、云端推理芯片含光800,“端云一体“产品系列雏形初显。

平头哥之所以能够快速推出多款芯片,一方面是有阿里巴巴集团在软硬件方面的积累,另一方面,平头哥整合了达摩院和去年收购的中天微。中天微是成立于2001年的芯片公司,以32位高性能低功耗嵌入式CPU、芯片架构授权为核心业务,在被收购前就已经有7亿片芯片的出货量,应用于智慧城市、智慧家居、多媒体等领域。

显然,平头哥并没有用传统的方式参与芯片市场。发布无剑平台时,平头哥就提出了芯片设计的“平头哥模式”,具体而言, 平头哥模式以无剑平台为核心,面向应用领域全栈开放集成,实现处理器、算法、操作系统等软硬件核心技术的深度融合,打破传统通用芯片时代IP授权商用模式成本高、使用难、周期长的局限,为企业提供芯片设计的全栈技术能力。

MCU开源平台是无剑平台的基础组件,两者差别在于,开源平台支持用户进行进行IP和芯片的开发验证,无剑则能为客户提供一站式芯片设计服务,包括代理生产、封装、测试等供应链管理服务,芯片产品的落地及市场验证服务等等,是涵盖芯片研发、量产、落地的全链路支持。

MCU开源平台可以视作是对平头哥一再宣称的“芯片基础设施提供者”角色的注解,也向外界进一步透露了平头哥的玩法和野心。

不难发现,平头哥虽然是芯片领域的新玩家,但站在阿里巴巴的软硬件技术基座之上,又恰逢AIoT引领的新一轮技术变革期,平头哥无论是商业模式还是产品上都更容易进行创新。

雷锋网小结

互联网巨头们用互联网模式颠覆了社交、零售、交通、支付等多个传统领域。如今,平头哥又提出了芯片设计的平头哥模式,并且随着无剑平台和开源MCU芯片设计平台的推出,平头哥已经开始助力芯片行业,通过芯片设计平台降低芯片设计的门槛,推动AIoT时代的发展。其中,开源MCU芯片设计平台能够降低AIoT芯片开发者的门槛,够吸引更多人加入AIoT市场,而无剑平台则能够帮助企业进行芯片的量产和在AIoT市场的落地。

至于市场的接受度,目前无剑已经与清微智能、大华、云天励飞、博雅鸿图、杭州微纳等一批芯片公司合作。对于平头哥模式的长期效果,我们拭目以待。

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