平头哥开源MCU芯片平台,软硬件全套开源代码已在GitHub公布

(平头哥的MCU芯片设计平台) 10月21日乌镇互联网大会期间,平头哥宣布开源其低功耗微控制芯片(MCU)设计平台,成为国内第一家推进芯片平台开源的企业。

平台面向AIoT时代的定制化芯片设计需求,目标群体包括芯片设计公司、IP供应商、高校及科研院所等。全世界的开发者都能基于该平台设计面向细分领域的定制化芯片,IP供应商可以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。

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,搭载基于RISC-V架构的玄铁902处理器,提供多种IP以及驱动,能让用户快速集成、快速验证,减少基础模块开发成本。后续还将开放更多IP和玄铁处理器。

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。

(MCU芯片设计平台在GitHub的源代码页面) 传统MCU(Micro Controller Unit)又叫单片机、微控制器,是将 CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种I/O接口集成于一颗芯片的芯片级计算机。作为嵌入式设备的核心部件,MCU在通信、消费电子、汽车电子、工业控制有广泛应用,是市场需求最大的芯片类型。

AIoT时代,绝大部分IoT设备都需搭载下一代MCU芯片,实现传感、通信、信息处理、计算、下达控制指令等复杂任务。具备AI能力和云端接入能力是下一代MCU芯片与传统MCU芯片最大的不同。

物联网技术的发展,势必推动下一代MCU芯片需求的快速增长。调研机构IC Insights预测,2019年全球MCU芯片出货量为269亿颗,到2023年该数字将增加到382亿颗,届时MCU芯片销售额预计可达213亿美元。

阿里巴巴研究员、平头哥半导体副总裁孟建熠认为,自RISC-V内核开源以来,开源开放成为芯片领域的一种新趋势,它能有效降低芯片设计门槛,通过对接开源生态的资源,推动芯片设计走向定制化,让芯片行业有机会解决AIoT时代应用碎片化问题。

平头哥MCU芯片设计平台开源Q & A

  1. 什么是MCU?

传统的MCU(Micro Controller Unit)就是我们平常说的单片机或微处理器,是把CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种I/O接口集成于一颗芯片所形成的芯片级计算机。

MCU是进行嵌入式开发的核心部件,在通信、消费电子、汽车电子、工业控制等领域有广泛应用。MCU是需求最大的芯片类型,调研机构IC Insights预测,2019年全球MCU单位出货量为269亿颗,到2023年MCU单位出货量将增加到382亿颗,销售额预计可达213亿美元。

根据数据位数,MCU可分为4位、8位、16位、32位。不同位数的MCU适用于不同领域,位数越高,MCU的数据处理能力越强,越适用于复杂的应用场景。自上世纪70年代MCU问世至今,8位MCU一直占据市场主流。随着物联网等智能技术的发展和32位MCU成本竞争力的提升,32位MCU需求快速增长,2015年起全球32位MCU出货量超过4位、8位、16位MCU出货量的总和。

物联网、云计算、5G、人工智能等技术的发展,将推动全球MCU、尤其是32位MCU需求的持续增长。在AIoT时代,绝大部分IoT设备都需搭载下一代MCU芯片,实现传感、通信、信息处理、计算、下达控制指令等复杂任务。具备AI能力和云端接入能力是下一代MCU芯片与传统MCU芯片最大的不同。

2 、如何看待基于RISC-V的MCU的需求前景?

基于RISC-V指令集架构的MCU是一个全新的市场。开源的RISC-V让全世界的开发者都能基于这个架构做出理想的处理器产品,RISC-V可扩展、可定制化的特点对于场景驱动、性能功耗需求各不相同的AIoT芯片特别重要。

芯片行业走向开源开放是大趋势,RISC-V架构呈现出了很强的生命力。RISC-V的出现,使得MCU产品有了除了ARM架构以外的选择。在这一点上,国内外芯片厂商基本处于同一起跑线上。

3 、平头哥的开源MCU平台有哪些功能?

MCU芯片设计平台是平头哥的首个开源平台,平台针对的目标群体包括芯片设计公司、IP供应商、高校及科研院所等。全世界的开发者都能基于该平台设计面向细分领域的定制化芯片,IP供应商可以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。

平台提供高效研发基于MCU的定制芯片的基础共性技术,包含处理器、基础的接口IP、操作系统、软件驱动和开发工具等模块,能让用户快速集成、快速验证,减少基础模块开发成本。

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,后续还将开放更多IP和玄铁处理器。

我们欢迎全世界的IC设计者参与开源、贡献开源,丰富平台能力、共建开源芯片生态、提升AIoT芯片设计水平,让“造芯”变得更简单、更高效。

4、MCU平台能给用户创造什么价值?

从开发者角度看,平台降低了基于MCU架构的定制化芯片的研发门槛,帮助设计者压缩芯片研发成本和研发周期,让普惠芯片成为可能。

AIoT时代需要的产品一定是五花八门的,传统芯片设计方法无法支持海量的、碎片化的需求,未来需要更多掌握应用需求的企业开展定制化芯片的设计。

芯片研发前期投入大、失败风险大,初创企业研发一款芯片,从IP开发到小批量产通常耗时两到三年。在AIoT时代,这样的研发周期可能导致产品错过最佳上市窗口期。

平头哥希望通过开源方式,把基础共性能力共享给整个行业。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。

5 、MCU开源代码在哪可以看到?

MCU芯片设计平台的软硬件全套开源代码现已公布在GitHub开源社区。

https://github.com/T-head-Semi

6 、芯片设计平台开源在国内并无先例,平头哥为什么要这么做?

平头哥共享芯片设计能力以及量产能力,希望加速芯片设计的过程,让芯片设计企业能够快速设计出芯片产品。

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。这种格局的优势是开发便利、生态建立迅速,但也存在巨大劣势:资源过度集中,产品形态非常有限,创新设计越来越少。

芯片开源是降低行业门槛的重要方法。开源能够降低芯片设计门槛,未来,芯片开发迭代的周期可能从年变成月甚至周,成本可能从千万/亿级降到百万/十万级。唯有这样,才能吸引更多从业者加入芯片行业。这是新一代芯片设计方法与传统方法差别最大的地方。

普惠芯片事业需要生态伙伴共同推动,我们希望有更多同道中人参与开源、贡献开源、共建生态。

7 、开源芯片平台和无剑SoC平台是什么关系?

开源芯片平台和无剑平台都是SoC平台,都正逐步推出面向MCU、工业、安全、车载等应用领域的SoC平台,目标都是帮助客户降低芯片设计门槛。

所有用户都可在开源平台进行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芯片设计平台的功能,得益于平头哥无剑SoC平台的四大能力加持:

  • 快:快速理解规格定义,快速集成、验证,快速完成前后端设计,压缩前期研发时间和生产制造时间,用成熟流程减少用户试错成本。帮助客户快速推出产品。
  • 准:直接面对最终用户,获取最准确的规格定义,在此基础上快速推出最符合市场竞争力的产品。
  • 稳:基于稳定可靠的设计平台和验证平台,IP经过充分的硅验证,标准化的后端设计流程,良好的供应链管控,从生产、封装、测试等一系列保障用户拿到高品质产品。
  • 全:提供从基础平台设计,到代理生产封装测试等供应链管理,以及驱动操作系统等的全链路支持,用户只需在平台完成核心IP的开发验证,就可整合成芯片。所有软件资源都是可以复用,大大缩短开发周期。

8、第三方专家如何评价芯片开源?

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(RISC-V)联盟秘书长包云岗认为,开源芯片是芯片设计领域的发展大势,过去20年学界和工程界陆续有些探索,如今,以AIoT为代表的IT产业巨变,有望推动芯片开源走向拐点。开源能够降低芯片行业门槛,让整个行业共享基础技术、免于重复造轮子,由此改变传统的芯片设计方法和芯片行业格局,这对学科发展、人才培养和市场培育都大有裨益。

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