芯片制造的ip是什么意思-一文看懂国产芯片发展现状

基于RISC-V指令集架构的国产芯片已研发5年； 龙芯指令集架构也获得了国际五大基础软件的准入许可，国产化芯片之路有了方向。 作为我国业界备受关注的两种芯片指令集架构：RISC-V和LoongArch，它们的发展能给我们带来哪些启示呢？

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开启国产芯片新篇章

孟建一副院长发表题为《RISC-V从技术完善到生态繁荣》的演讲，对RISC-V指令集架构芯片的发展表示乐观：“我认为2021年将是RISC量产元年—— V 芯片。” 年。”

2023年3月2日，阿里巴巴平头哥举办的首届玄铁RISC-V指令集架构芯片生态大会在上海召开，着实给大家打了一针强心剂。 Intel、Google、Canonical、Imagination、海尔、支付宝、网易有道、创维酷开等全球数百家企业和机构齐聚一堂，召开了中国RISC-V指令集架构芯片研发史上最大规模的会议。

经过约5年的建设，我国RISC-V指令集架构芯片生态系统已初具规模。 随着万物互联智能时代的到来，开放、简洁、模块化的RISC-V指令集架构芯片崛起表情包设计，并已从终端走向云端，非常有希望发展成为第三大建筑生态。 2022年，采用RISC-V指令集架构的芯片出货量将达到100亿颗。

得益于中国智能应用市场的蓬勃发展，以平头哥为代表的国产芯片企业在RISC-V指令集架构发展浪潮中抓住了机遇。 在RISC-V指令集架构芯片研发上，平头哥率先推出3系列8款RISC-V处理器，满足高性能、高能效、实时可靠性等场景需求； 嘉楠科技推出全球首款RISC-VVector1.0标准商用量产芯片K230； 苏能科技推出64核RISC-V服务器芯片。

英特尔将提供半导体代工制造服务，包括生产RISC-V架构的各类芯片，并将进一步推动软件开源和开放，全面推进生态创新。 中国工程院院士倪光南表示，RISC-V芯片不仅可以应用于工业控制、物联网、智能家居等对算力要求不高的领域，还可以应用于对算力要求较高的桌面应用和边缘计算。 发展。 目前，RISC-V是我国CPU领域最流行的架构，将成为推动新一代信息技术发展的新引擎。

国产RISC-V架构芯片的形势非常好，已经从之前的低功耗芯片向高性能计算和云计算芯片方向发展。 与此同时，另一款产品“龙芯”也完成了对全球五大开发软件的适配，积极拓展自身的软件生态。

国产芯片最近已经看到曙光。

RISC-V指令集/硬件架构优势明显

随着架构在半导体领域的日益突出和开放，这个过程的演进从宏观上看，从板卡、SoC到指令集，未来架构领域将不断下沉和开放。 与此同时，这场革命开始后，RISC-V指令集架构在半导体产业链中变得越来越重要。

RISC-V指令集架构的优点

指令集的定义是：一个CPU支持的指令和指令的字节级编码就是这个CPU的指令集（ISA）。 指令集是CPU与上层IP核、中间件乃至应用软件层之间的桥梁。 与x86和ARM的封闭指令集不同，RISC-V是一种新的开源指令集。

什么是开源？ 开源意味着所有底层源代码必须公开并允许修改和重新定义。 最重要的是，它避免了专利纠纷的麻烦。 RISC-V指令集被允许以BSD（Berkeley Software Distribution）许可证的形式发布，即使是小型初创公司也可以重新开发指令集，而无需支付重新开发的成本。

同时，RISC-V指令集也是一个简化的指令集。 x86和ARM的指令集手册有数千页，而RISC-V只有一百页左右。 这意味着基于RISC-V指令集开发芯片的门槛已经大大降低。 这种简化的指令集不仅减轻了开发工程师的负担，也有助于更多初创芯片设计公司从事RISC-V架构芯片的开发。

由于RISC-V的指令集源代码是开放的，因此其RTL（寄存器传输语言）也是公开的，这意味着RISC-V开发人员可以审查RTL路径，并且后门接口不存在。 对比ARM指令集，它的RTL不允许修改，而x86则完全关闭了RTL，也就是黑盒模式。

RISC-V硬件架构的优势

我们常说的指令集属于连接软硬件层面的最基本的“翻译”，而架构则是芯片硬件层面最基本的结构，通常是硬件层面逻辑接口的定义。 那么，RISC-V硬件架构有哪些优势呢？

■低功耗

RISC-V芯片适合高效设计和开发。 开发者可以根据应用需求灵活定制。 核心区面积较小。 RISC-V芯片能够以极低的能耗实现高效AI组件的运行。

■成本低

据统计，市面上与RISC-V芯片相同主频的x86或ARM架构芯片成本普遍在2美元左右，而RISC-V芯片成本不到1美元。 一般来说，RISC-V芯片的量产只需数千万美元。 RISC-V在成本和功能上都实现了飞跃。

■灵活、可扩展

RISC-V是模块化架构，其不同部分可以以模块化的方式组合起来，通过统一的架构来满足各种应用。 物联网应用场景非常广泛且碎片化。 芯片需要针对数千种以不同方式连接世界的应用案例进行设计。 可扩展的架构成为终端计算的关键。

国产芯片发展驶入快车道

RISC-V指令集架构拥有如此多的优势，我们也不难理解为什么它在国内受到拥护，国外也纷纷效仿。 RISC-V能为国内芯片研发市场带来哪些变化？

RISC-V持续受到业界关注

倪光南认为：“全球主流CPU市场一直被x86和ARM架构垄断芯片制造的ip是什么意思，经过多年的积累，已经形成了庞大的生态系统。RISC-V指令集架构的生态系统也在快速构建和发展。如果我国可以聚焦开源RISC-V架构，充分发挥国制优势，快速做大做强RISC-V架构芯片，使其在全球主流CPU市场占据一定份额，拥有一定的话语权，这显然是中国芯片产业发展的新机遇。

倪光南 中国工程院院士

我国发展RISC-V架构的优势主要在于生态建设：一是拥有超大规模的市场用户和群体，这是构建开源RISC-V架构生态的得天独厚的优势； RISC-V架构提供了强大的人才支撑，这些优势也逐渐显现出来。 基于这些优势芯片制造的ip是什么意思，中国对RISC-V架构生态建设的贡献越来越大，包括中国对RISC-V国际协会和社区的支持，以及对RISC-V基础软件的贡献。 综上所述，我们的RISC-V生态系统建设还处于起步阶段。 ”倪光南指出，目前国产芯片与国外芯片的差距主要是因为整个软硬件系统无法生态搭建，而这些都不在芯片设计厂商的掌控范围之内。RISC-的出现—— V架构芯片给了中国一个相对宽松的条件，我国可以依靠RISC-V架构芯片来构建自己的生态环境，我国也可以进一步完善自己的产业链框架。

除了公众关注之外，RISC-V架构海外阵营近年来也取得了惊人的增长，其中包括三星、英特尔、英伟达、谷歌、亚马逊、高通、IBM、西部数据等众多科技巨头，以及英国大学等。加州、伯克利、普林斯顿大学、麻省理工学院等研究机构纷纷加入RISC-V架构阵营。

RISC-V架构在国内更是普及，包括中科院计算技术研究所等重点科研院所，以及阿里、华为、腾讯、中兴、紫光展锐、兆易创新、全智科技、华米科技、芯来科技等RISC-V企业对RISC-V的开源架构寄予厚望。 此外，字节跳动将于2022年7月成立芯片研发团队，未来或将加入国内RISC-V架构阵营。

国内RISC-V阵营专家普遍看好RISC-V架构。 RISC指令集创始人之一的David Patterson甚至做出了大胆的表态，“未来3到5年RISC-V架构芯片将无处不在”。 。

国产RISC-V芯片百花齐放

2021年，阿里平头哥半导体副总裁孟建一曾表示，随着RISC-V芯片与Linux系统的融合，未来RISC-V芯片将有“低、中、高”三个方向。

“我们相信，在Linux的支持下，RISC-V将变得更加可行。通过专业定制，RISC-V 200MHz处理器可以拥有Z处理器2GHz的处理能力。” 孟建义说道。

2022年，国产RISC-V高性能芯片将亮相。 在2022年RISC-V中国峰会上，平头哥发布了首款高性能RISC-V芯片平台“无剑600”和SoC原型机“盈盈1520”。 2023年，算能科技量产RISC-V64核心SG2042高性能CPU； Movans将于四月发布RISC-V64核心开发者工作站。 国产RISC-V架构芯片正在向高性能、高端化快速发展。

国家最重要的武器，龙芯自主创新

“龙芯”最早脱胎于中国科学院计算机研究所的孵化项目。 龙芯作为国家项目立项，自主研发。 截至目前，它已经实现了从指令集到基本组件再到操作系统的完全自主国产化。

龙芯真正实现了零的突破。 但早年的龙芯芯片由于缺乏软硬件生态环境，并未被民用市场接受。 它没有成为国产x86，也不可能成为国产ARM。 随着近年来政策市场的变化，龙芯再次引起了世界的关注。

龙芯中科董事长胡伟武对龙芯的发展印象深刻：“龙芯于2019年底开始研发自己的指令集‘龙架构’——LoongArch。一年后，龙芯推出了自己的指令集LoongArch具有自主知识产权、技术先进、生态兼容的特点。

胡伟武表示：“目前我们与英特尔、AMD的差距还在于生态的建设和完善，随着应用范围和规模的不断扩大，产业链独立的问题逐渐凸显。”龙芯组织产业链重构，建立独立的产业命运共同体，在构建独立的信息产业体系过程中，谁掌握了应用的主导权，谁就掌握了生态的主导权。

目前，龙芯中科正在基于信息系统和工控系统两条主线开展产业生态建设，在网络安全、办公商务信息化、工业控制、物联网等领域与合作伙伴保持全面的市场合作。 已广泛应用于能源、交通、金融、电信、教育等行业。 龙芯中科坚持自主创新，为国内市场提供自主、安全、可靠的处理器，为信息产业创新发展提供高性能、低成本的处理器和基础软硬件解决方案。

国产芯片的未来——标准化、高质量发展

赛迪集成电路研究所研究员庄丹丹指出：一方面，物联网、云计算、5G的发展将产生大量碎片化的物联网芯片应用需求，这些需求与物联网的特点相匹配。 RISC-V架构芯片。 另一方面，一些RISC-V架构芯片比同类ARM和x86架构芯片功耗更低、面积更小、价格更低。

为了提高RISC-V架构芯片的开发效率，防止RISC-V芯片开发的碎片化，UEFI（Unified Extensible Firmware Interface，中文名称为统一可扩展固件接口）联盟将现有的UEFI标准引入RISC-V架构芯片中。 V架构开发平台。

UEFI定义了计算机操作系统和平台固件之间的接口规范。 UEFI 标准定义了一种可执行文件格式，所有 UEFI 固件都能够执行以此格式编写的代码。 由于RISC-V是开源指令集架构，因此实施UEFI的好处将更加明显。

如今，基于RISC-V架构的芯片出货量已经达到了惊人的数字。 据RISC-V基金会统计，2022年7月RISC-V架构芯片出货量将突破100亿颗，中国企业占比将超过50%。 预计到2025年，RISC-V架构芯片出货量将超过800亿颗。 在开发者生态方面，国内已有数百家企业加入RISC-V国际基金会。 据悉，目前平头哥芯片开放社区拥有超过10万名开发者，推动了RISC-V架构的生态发展。

倪光南坦言，未来AI领域的需求可能是一个增长点。 通过根据需求设计芯片，实现“需求定义软件，软件定义硬件”，未来芯片极有可能实现定制化，而RISC-V芯片就可以实现这一目标。

国产芯片的另一成员龙芯中科也在积极打造自己的生态系统。 近日，国际知名开源软件社区LLVM实现了对龙芯龙架构的完美支持。 全球最重要的五个基础开源软件均已正式支持LoongArch。 LoongArch作为一种新兴的指令集架构，越来越受到开源界的认可和支持。

为此ip形象，龙芯中科积极推进生态伙伴计划，鼓励从事相关上层软件开发的中小企业加入龙芯大家庭，共同构建开放、兼容、互惠、共享的龙芯大家庭。产业生态。

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结语

龙芯拥有我国100%的自主知识产权，在统一国内相关产业链方面发挥着关键作用； RISC-V芯片作为国产芯片的后起之秀，涵盖高、中、低性能SoC，在丰富产品线方面同样重要。 一是龙芯，从指令集到操作系统完全国产，二是民营企业广泛参与的开源芯片设计制造。 从侧重点不同来看，这两个“突出部分”或许能够起到“排头兵”的作用，为国内芯片的产业规划指明方向。