为什么说定制计算是大势所趋，而RISC-V架构是天选之子？

放眼全球，带动微电子产业发展的几个重大趋势包含5G、边缘计算、自动驾驶与软件定义汽车（SDV）、人工智能（AI）、云端计算，以及高性能计算（HPC）。然而无论是云计算、消费类还是汽车等终端企业，越来越多的选择自己设计芯片，以实现与竞争对手的差异化。其中已经做出成绩的代表包括苹果、谷歌、亚马逊、Meta、微软，以及中国的华为等。

与此同时，开放与开源也正在成为整个技术生态向前发展的重要动力，电子信息技术及其应用领域从中获益匪浅。RISC-V基金会首席执行官Calista Redmond在其博客中写道：RISC-V作为一种开放标准，和诸如以太网、HTTPS、JPEG及USB等开放标准一样，推动了创新及其应用，为所有利益相关群体创造了机会和带来了增长。尤其是RISC-V不仅作为一种开源的指令集，更是一种开放的计算技术标准，将在当前和未来的智能化进程中发挥巨大的作用。

虽然终端产品面向的应用大相径庭，选项之一是可以基于市面上现成的通用芯片来开发。另一选项则是，针对特定工作场景量身定制的芯片，开发一个整合你所有独特差异化技术的专属解决方案，令别人难以复制。此外，因为是量身打造，不论在功耗、性能，以及体积方面都能精准地符合任务需求。这也是当前对算力需求不断攀升的大企业，青睐定制计算（Custom Compute）的根本原因。

如果是做定制SoC，用什么CPU架构好？之前的厂商普遍采用Arm，而这一情况在近年开始改变，越来越多厂商开始尝试使用提供开源指令集架构（ISA）的RISC-V。“因为RISC-V的优势之一是允许客户去做指令集的扩展，允许设计公司以更大的灵活性、自由度来实现CPU内核的差异化，这是它跟其他指令集差异性最大的地方。” Codasip大中华区总经理胡征宇在接受《电子工程专辑》采访时说到，“不要小看CPU IP里的指令集扩展，只需要自定义一两句指令，就可以在某些方面获得显著的性能提升，在芯片设计的层面上提升很多效率。”

Codasip大中华区总经理胡征宇

具体来说，满足定制计算需要具备架构优化、应用剖析、硬件/软件协同优化，以及建立在强大设计基础上的领域专用加速等要素。这些要素加上尽可能简洁的设计流程以提高效率，可以让客户掌握自主权并保持灵活性的同时，缩短产品上市时间。

定制化是大势所趋

如今，在越来越多RISC-V厂商的推动下，定制化计算已经形成一个新赛道。不过利用RISC-V来定制并不是简单的事情。基于RISC-V的快速发展，更需要全行业一起致力降低扩展门槛，支持更便捷地实现定制。

根据胡征宇的观察，近年一些曾经非常成功的全球头部芯片公司在市场上面临挑战，而一些做ASIC定制业务的芯片公司则保持了相当的活力，并不断通过并购保持了快速发展。“行业在发生变化，市场驱动力在发生变化。芯片设计公司通常基于芯片厂商自身对全球市场、客户需求的汇总和了解，由产品部门定义一款或一系列芯片，完成设计开发和生产交付，然后销售给全球客户，如果对客户需求把握相对准确的话，那就会热销。而随着新场景、新技术、新应用的不断涌现，新的需求正不断涌现。相比较而言，终端企业客户更了解自身需求。ASIC企业的商业模式则是根据客户需求，为客户实现芯片定制。ASIC企业为客户做芯片定制设计时，并不只是简单提供前端、后端或验证等设计服务，而是根据客户的需求，会将内部拥有的特有IP和积累下来的针对某个行业的know-how相结合，为那个特定行业的客户提供各自程度不同，但更适合该客户的定制产品。”

这一趋势反映了近年市场的创新驱动力正由产品驱动，变成客户需求驱动。“根据客户需求，提供CPU内核的定制计算方案，协助客户打造自己特有的RISC-V CPU内核，符合‘需求驱动’的大势，这是RISC-V的模块化、可扩展的优势所在也是Codasip的专长。” 胡征宇说到。

如今计算领域呈现明显的智能化趋势，各种设备的智能化毫无疑问都会依赖于芯片，而芯片的运算能力很大一部分则来自于CPU内核。胡征宇认为在今后相当长的时间内，多样化的设备智能化将由多样化的芯片计算能力来推动。多样化的芯片计算能力，则需要多样化的CPU内核来满足。

“打个比方来说，譬如制衣行业。标准产线生产的的某款衣服通常提供的尺码及选项较少，很有可能某些尺码并不完全适合自己身材，价格适宜，但客户往往选择有限。全定制则是另一种模式，每个细节都是量身定做，但对应的时间成本、人工成本及价格不是普通人能够接受的。” 胡征宇说到。Codasip通过提供基础性RISC-V CPU内核及定制工具套件Studio，支持客户以合适的性价比、快捷便利地实现“自主定制RISC-V CPU内核”，大幅降低了RISC-V CPU内核定制门槛，满足客户自主定制RISC-V CPU内核的需求。

Codasip 700系列处理器IP

今年10月，Codasip推出一款全新的、高度可配置的RISC-V基准性处理器系列—— “700系列”，包括多款应用处理器和嵌入式处理器内核。据介绍，与前几代产品相比，700 系列提供了更高性能的基准内核，可根据特定应用需求定制处理器，从而实现创新，并在功耗、性能和面积方面都有着显著的优势。该系列的内核既可独立使用，也可在异构系统中使用，进一步完善了Codasip的嵌入式处理器内核。

Codasip A730处理器原理图。（来源：Codasip）

Codasip A730作为700系列的第一款内核，是一个通用的中端64位应用处理器，兼容Linux，是广泛应用的理想选择。 这款双发射的RISC-V应用内核同时提供单核和多核配置，其配置选项使其性能比前几代产品提高了2倍。目前已提供给领先客户使用。

此前Codasip的L31系列产品线以嵌入式市场为主，以带有三级流水的产品为主，700系列采用了七级流水，面向不同应用市场。胡征宇表示，Codasip 700系列同时涵盖了嵌入式处理器和应用处理器。“该系列后续会不断扩展。”

Codasip 700系列包括一系列基于优化需求而以不同方式使用的内核。（来源：Codasip）

“700与原先的L31系列是针对不同的市场应用，”他补充道，为了充分发挥使用通用指令集的优势，用户不仅可以选择使用 A730，还可以使用任一700系列的未来成员，抑或是选择L31处理器内核。

Codasip 700系列包括灵活的嵌入式和应用处理器，适用于广泛的市场应用。（来源：Codasip）

提供可以快速设计处理器的EDA工具

更值得一提的是，开发者可以使用Codasip Studio™设计工具来针对其目标应用场景优化每一种基准性内核，为用户提供可预测的结果，通过处理器优化突破技术极限，在控制成本的同时获得独特的收益，缩短产品上市时间。

胡征宇表示，Codasip Studio是高度自动化的EDA工具集，涵盖设计过程的各个方面，它采用受专利保护的方法来进行处理器设计和定制。这款工具是定制计算解决方案中的关键要素，它充分释放了RISC-V处理器IP的潜力。“因为定制计算就要允许用户去修改，这样才可以构建专有CPU。这款工具将CPU设计分为两个阶段，一是架构探索，帮助设计人员知道所设计的微架构是对的，二是用设计自动化快速构建整个处理器。”

在最近的一篇文章中，来自Codasip的战略与生态副总裁Mike Eftimakis也充分解释了为什么没有放之四海而皆准的处理器优化方法，以及Codasip Studio在通过剖析为每个用例实现不同水平的优化方面所发挥的作用。 

Codasip Studio定制流程。（来源：Codasip）

通过实现处理器设计和定制SDK与HDK生成的自动化，工程团队可以更高效地实现更好的结果。 自动化同时还能加速空间探索、调研和配置，从而最大限度地实现优化。  

Codasip Studio的架构探索方式和设计自动化手段，大大地降低了RISC-V处理器内核设计的门槛，软件和硬件团队可以协作以提高系统效率。在Codasip Studio中进行剖析意味着不同的团队可以执行分析并向硬件团队提出修改建议。 毕竟在竞争如此激烈的大环境中，差异化和时间就是一切。

据透露，Codasip Studio这款EDA工具的独特之处在于核心是一种类C语言的架构描述语言CodAL，而不是手动编写的RTL和模拟器，用高度自动化的工作流程代替了传统手动任务。这种句法融合了高级编程语言和硬件描述语言的良好实践和代码结构，可用来描述处理器的所有方面，其中包括指令集架构和微架构。Codasip Studio可自动生成LLVM软件工具链，用于定制内核、RTL、测试平台和UVM验证环境。

“这种语言是由Codasip的创始人马克仁博士（Karel Masařík）等构建的，而且版本自身还在往前演进。” 胡征宇说到， “所以，Codasip提供的是EDA工具加上IP。没有其它家提供这种工具，而且我们也开放给客户。”

目前，Codasip正在推广这种新的方法学来全面支持中国工程师去设计开发定制的处理器，公司为此也推出了大学计划，目前免费提供相关工具和教材，而且已经跟美国、印度和中国的大学建立了合作关系。

RISC-V当前生态环境

谈到RISC-V当前的生态环境，胡征宇认为，现在RISC-V的生态和环境已经比前些年好很多了。“每天都能看到有关RISC-V的新闻去报道这个领域的进展，这说明RISC-V生态正在加速繁荣和完善。”

RISC-V生态繁荣表象的背后，隐藏着厂商们数以倍计的努力。随着越来越多厂商的进入，汽车的生态势必对RISC-V生态带来促进作用。

至于需要操作系统的生态，安卓支持RISC-V开了一个好头，为将来延申到汽车、智能电视上打下了基础。据悉苹果公司也已经公开表态支持RISC-V，相关芯片已在研发中。

X86架构的成功，得益于PC时代，Arm架构的兴起则仰赖智能手机主导的移动计算时代。那么RISC-V要彻底崛起，势必也需要一个或几个杀手级应用，这也是整个行业目前探讨最热烈的话题。

“未来很难预测，可以肯定的是，计算领域百舸争流的时代正在来临。一定会有应用跑出来，让我们拭目以待。” 胡征宇说到

RISC-V会被限制吗？

机遇也伴随着风险，随着全球贸易战的打响，美国开始在技术上限制中国半导体产业的发展。近两年发生了不少供应商随时更改授权许可条件的事件，以处理器IP核为例，固定采用单一架构风险极大。

今年10月，据路透社报道，包括两名美国共和党众议院委员会主席、共和党参议员Marco Rubio和民主党参议员Mark Warner在内的一些美国议员，正要求美国政府限制美国企业参与合作研发在中国广泛使用的RISC-V开源技术。这一事件在中国引发热议，究竟美国能不能限制开源的RISC-V？

对此，RISC-V国际基金会（RISC-V International）首席执行官卡莉斯塔·雷蒙德 （Calista Redmond）在一篇博文中表态：“RISC-V作为不受任何单一公司或国家控制的全球标准，对于促进创新和保持全球市场准入至关重要。”

胡征宇认为，“需要强调的一点是，RISC-V开源只是指指令集开源，具体到商业化RISC-V 内核IP公司其产品是否开源，则需要视商业公司各自的策略而定。”

Codasip是一家欧洲公司，Codasip 所有产品的开发工作均在欧洲完成。胡征宇充分认可了中国芯片工程师的能力，“沟通都非常通畅，我们会以全球统一的标准去服务中国的客户，当然在中国也会建更多的团队。”

据悉，Codasip在国内已经获得了面向汽车和物联网应用领域的客户，今年Codasip在中国的团队也增加了FAE（现场工程师）。