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[导读]经过十余年的发展,沁恒已在MCU领域积累了丰富的经验,其利用自身多年的芯片设计技术优势,垂直整合了RISC-V架构芯片设计产业链,完成了从芯片内核到外设资源、从开发软件到相关配套工具的自主研发,形成了丰富的RISC-V应用生态。

提到RISC-V,想必大家都不陌生。作为一种全新的开放处理器指令集架构,RISC-V自2010年诞生以来,就受到了包括谷歌、IBM等在内的众多企业,以及剑桥大学、中国科学院等在内的知名学府与研究机构的关注和参与。

随着AIoT时代的到来,智能化应用场景与万物互联的生态催生出了巨大的芯片市场,使得全球对RISC-V架构的关注度不断升温。特别是在中国芯片核心技术被“卡脖子”之后,RISC-V更被视作国产芯“自主可控”的发展契机

在此背景下,国内已有不少企业和机构正在积极拥抱RISC-V,并取得了不错的成绩,而南京沁恒微电子股份有限公司(以下简称“沁恒”)就是其中之一

立足自主可控,助力国产MCU逆势突围

芯片是信息技术产业链中的重要基石,但目前主要的MCU内核还是采用欧美企业授权的内核IP。RISC-V指令集架构的出现,其开源、免费的独有特质给了国内MCU企业发挥自身技术的一次弯道超车机会。沁恒作为最早自研RISC-V内核并用于自家通用MCU+产品中的芯片设计公司,完全免除了授权费,并且创建了基于自研收发器PHY和处理器IP的全栈研发模式。就用户而言,不仅无需承担原厂因采购第三方IP带来的成本增加,而且可以享受全内置实现一体化单芯片的多个益处:更少的外围器件和走线、更少的EMI干扰、开发设计更便捷。

长期以来,沁恒专注于连接技术和MCU内核研究,目前主要产品包括以太网、蓝牙无线网络、USB和PCI类等接口芯片,及集成上述接口的全栈MCU+单片机。这些产品广泛应用于计算机周边、手机周边、工业控制、物联网等领域。经过多年的技术积累和市场开拓,沁恒早已为助力中国RISC-V产业的发展做好了充分的准备

例如,沁恒基于自研RISC-V内核设计推出的32位互联型微控制器CH32V305/7系列,包括核心处理器IP和专业通讯IP全部自研,处理器为自研RISC-V架构青稞V4F,通讯IP包括内置了480Mbps的高速USB收发器和以太网收发器,无需外部PHY,是真正意义上的SOC

此外,沁恒RISC-V架构低功耗蓝牙CH582系列MCU同样值得一提。该MCU采用青稞V4A微处理器,基于长久以来对RISC-V架构关注和研究的成果,青稞V4A支持RV32IMAC指令子集,内嵌了PFIC中断控制器,可提供硬件加速中断进出栈模式、快速中断通道(硬件获取中断源)等设计,加快了中断服务函数响应

据了解,CH582系列低功耗蓝牙MCU的特性主要包括:内置2.4GHz RF收发器和基带及链路控制,支持BLE5.3、接收灵敏度-98dBm,可编程+7dBm发送功率、2组USB2.0全速Host/Device、14通道触摸按键等

经过十余年的发展,沁恒已在MCU领域积累了丰富的经验,其利用自身多年的芯片设计技术优势,垂直整合了RISC-V架构芯片设计产业链,完成了从芯片内核到外设资源、从开发软件到相关配套工具的自主研发,形成了丰富的RISC-V应用生态

凭借十余年开发经验,沁恒RISC-V全栈MCU将大有可为!

沁恒RISC-V系列产品全新命名

除了MCU外,沁恒还提供一些超高速模拟开关芯片,如CH482系列:具备高带宽,SS超速通道支持6Gbps差分信号,支持超速USB信号。其中CH482X超速通道支持10Gbps差分信号,支持USB 3.2 Gen2信号。

赋能芯片架构创新,RISC-V将是大势所趋

要知道,RISC-V最大的优势就是开源和免费。其中,开源意味着开发者可以针对特定应用场景,比如近期火热的AIoT市场,设计出自己的AIoT芯片架构;而免费意味着RISC-V可以帮助开发者低成本完成CPU设计,将芯片设计门槛大大降低。

除此之外,RISC-V还具有精简、灵活、模块化、可配置、“没有历史包袱”等诸多优势。具体来说,RISC-V指令集架构具备开放性特点,任何人、组织、公司均可自由用于商业或非商业用途;RISC-V架构十分简洁,32或64位基础指令不超过60条,加上扩展指令只有一百多条,它总结和吸取了历史上诸多处理器架构的精华;在扩展性方面,RISC-V用户可根据产品特性扩展自定义指令增加产品差异化和竞争力。

因此,对于设计人员而言,RISC-V是一种专为高速和低功耗而设计的简化架构。而基于RISC-V的芯片,不仅适用于学术界,也非常适合商业应用。

根据市场调研机构Semico Research发布的数据显示,预计到2025年,采用RISC-V架构的芯片数量将增至624亿颗;预计2018-2025年,RISC-V CPU内核的复合增长率(CAGR)将达146%,而这些芯片将主要应用在计算机、消费电子、通信、交通和工业等领域。可以预见,未来RISC-V的市场潜力巨大,且MCU赛道会更加多元,这一趋势必将给国内自主可控处理器带来更多新的机遇。

而沁恒认为,在国产化背景下,越来越多的公司愿意尝试使用国产芯片,国产芯片的曝光率也越来越高,毫无疑问,这对国产芯片厂家是一种积极的信号,但与此同时也是一种挑战。

“面对这样的机遇与挑战,沁恒始终以技术为导向,通过软件和硬件之间的无缝连接和协作、相互渗透和转化,提供给客户专业及高性价比的产品及应用方案。沁恒始终坚信,以专业的态度、严苛的标准要求自己,才能做出更易用的产品,让客户用的更省心。”沁恒表示。

事实上,沁恒早在2017年就开始关注并研究RISC-V指令集了,通过结合特色专业接口,推出了系列自研RISC-V内核MCU+产品。比如,沁恒从USB3.0、千兆以太网等高速接口的数据实时处理需求出发,设计并提出了基于RISC-V架构的快速可编程中断控制器(FPIC,Fast-Programmable interrupt controller)。

相较于传统RISC-V中断控制器PLIC,采用沁恒设计的FPIC中断控制器,不仅可以避免集中式管理的耗时方式,同时还可实现单个模式下的中断抢占功能;而中断跳转向量表,可以存放绝对地址,解决JAL寻址范围受限问题;采用HPE(Hardware Prologue/Epilogue)硬件压栈,可显著提高中断效率;VTF(Vector Table Free)免表技术,可以进一步提升中断响应效率。

凭借十余年开发经验,沁恒RISC-V全栈MCU将大有可为!

(沁恒FPIC中断响应流程)

经过多年来的深耕,沁恒已量产的自研RISC-V微处理器包括:青稞V3、青稞V4和批量量产的基于以上微处理器的MCU:通用互联型赤菟V307,赤菟V103,低功耗蓝牙MCU:的卢CH582、的卢CH573,USB3.0超速接口MCU:照夜CH569,通用无线型赤菟V208,。目前,沁恒已向客户提供了百款芯片及技术方案,如MCU+USB、MCU+蓝牙、MCU+以太网。

完善产品布局,加速推进“全栈”战略

为了推出更多具有核“芯”产品力的RISC-V全栈MCU,沁恒采取了“三步走”战略,具体来说:

1、通讯IP自研,数字和模拟及射频等全链深度研发和长线规划。

沁恒在“一核三接口”即USB、以太网、蓝牙和MCU内核(8-bit RISC、E8051及32-bit RISC-V)等方面深耕多年,主要模块分别逐步实现了全栈自主研发,拥有IP级专业核心技术,通过数字模拟各模块间的深度结合使芯片性能更优、产品层次更全、边际成本更低。

目前技术组合可以提供远距离高速通讯接口芯片、内置以太网收发器的MCU、USB3.0高速通讯类单片机、蓝牙无线RF射频类MCU、低功耗MCU、高电压电源管理MCU等。

凭借十余年开发经验,沁恒RISC-V全栈MCU将大有可为!

(沁恒在“一核三接口”方面深耕多年)

2、内核IP自研,多层次微处理器内核的SOC组合和软硬结合。

早期自主研发的8位RISC和E8051及青稞32位RISC-V内核,均已大批量应用,注重应用优化。针对具体应用的特点、匹配合适的微控制器,将部分硬件转为嵌入式软件实现或反之,降低成本并提高灵活性。

基于8位RISC实现了极致性价比的专用功能型MCU;基于E8051实现了轻应用型MCU;基于RISC-V实现了通用和高速接口MCU,针对高速通讯发明VTF技术大幅提速中断响应,针对协议栈应用在业内率先扩展字节压缩指令,针对低功耗应用在业内率先扩展WFE指令以加速响应;推出首款自研RISC-V内核的通用MCU,也是首款两线调试接口的RISC-V通用MCU,既大幅提速、还减少I/O资源占用。

3、上下互通和跨平台移动互联。

自成立以来,沁恒一直专注于通讯协议和接口连接技术,提供多种接口芯片和嵌入了专业接口的特色MCU+。

除了芯片设计团队、专攻下位机的硬件和嵌入式软件团队,沁恒还有主攻上位机和服务器及芯云平台的系统和软件团队,协助上下互通、虚拟转化、跨平台移动互联和应用平移,提供Windows、Linux、Mac、Android、iOS、WeChat等多种操作系统或平台的底层内核驱动程序、通讯连接库和APP应用工具,使软件、硬件无缝连接和协作,助力单机设备转为联网设备,提升终端产品附加值,并能向客户提供系统级解决方案。

总之,沁恒围绕“一核三接口”推出的产品与技术,给国内自主可控处理器带来了更多可能性。正如沁恒所愿,“我们时刻不忘企业的本质和社会意义,历来坚持正向原创设计,坚持良性的市场化运作,通过提供优质和专业的芯片,协助客户向社会提供更多更好的电子产品。”

未来,沁恒将继续根据技术、应用需求导向和多年的内核自研基因,深耕RISC-V微处理器技术,面向物联网、PC周边、工业控制领域继续优化沁恒全栈MCU技术,推出更多具有核“芯”产品力的RISC-V全栈MCU,助力RISC-V在国内更好的扎根落地。

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