长城汽车自研芯片点亮!提前布局下一代架构RISC-V

  长城汽车,刚刚做了一件同时震动车圈和半导体产业的事。

  掌门人魏建军亲自官宣:

  开源 RISC-V 车规芯片紫荆 M100 成功点亮。

  芯片赛道被形容为“颠覆性”、“黑马”的 RISC-V 架构,长城汽车打响了上车的第一枪。

  中国首个。

  怎么做到的?为什么之前没人能实现?

  以及关键问题,RISC-V 上车,有必要吗?

  长城做了什么

  前几天,魏建军发了这样一条微博:

  长城汽车,做了一款车规级芯片,严格地说是长城发起牵头,联合多家合作伙伴共同研发的,“孵化培育”形容更为恰当。

  稍微解释一下 “点亮”的意思:意味着芯片有正确的信号和供电输入时,能顺利进行自检和初始化过程,然后开始执行预定的任务。点亮是一个重要的里程碑,说明设计和制造过程已经成功,接下来就是测试和量产阶段。

  国内车企“造芯”的很多,但长城进入半导体行业选择的路线和交出的答卷,明显不同。

  长城没有跟风车圈流行的自研 AI 计算芯片,紫荆 M100 系列产品,其实是面向车身应用的 MCU 芯片。

  MCU 可以看成是控制车辆某一类别功能的具体芯片,比如行车仪表、发动机、底盘等等。本质就是一个单片机,把 CPU 的主频与规格做适当缩减,并将存储器、定时器、A/D转换、时钟、I/O端口及串行通讯等多种功能模块和接口集成在单个芯片上,实现终端控制的功能,具有性能高、功耗低、可编程、灵活度高等优点。

  没有智驾 AI 芯片、座舱芯片听起来那么前沿与“高端”,成本和售价也远低于它们,但 MCU 是任何一辆汽车不可或缺的底层关键零部件——经典汽车架构下,少则数十个 MCU,多则上百个。

  而在车载 MCU 这个已经高度成熟、并且由海外巨头供应商垄断的赛道中,长城在紫荆M系列上做出了多个不同维度的领先。

  最基础的是绝对性能参数。官方透露,紫荆 M100 CoreMark 高达 2.42(CPU 性能),相较于竞品性能提升 38%,对于整机响应速度更快。并且满足车规 ASIL-B 等级要求,HSM 支持国密 SM2/3/4,以及支持 ISO21434 网络信息安全标准。

  更超前的领先,来自紫荆M系列的可扩展性。比如 1MB Flash 存储空间可以覆盖当前应用场景,也能满足下一代 EE 架构需求。以及提供 64-144 针脚等多种封装形式,可以提供更加灵活的设计方案,降低成本。

  而还在研发中的后续型号,覆盖安全要求更高,集成度更高,计算量更大的动力、底盘、域控等等需求。

  以及魏建军话里话外都在强调的最重要一点,也是长城紫荆 M100 的真正创新突破之处:

  没有采用车规芯片常用的 ARM 架构,而采用了开源指令集 RISC-V 架构,是国内第一颗基于开源 RISC-V 架构设计的车规芯片。

  他的原话是:

  果真如此吗?

  车芯用 RISC-V,这意味着什么?

  我们先来了解一下什么是指令集架构。

  指令集是计算机系统运行的核心,规定了数据类型及格式、指令格式、寻址方式和可访问地址空间的大小,程序可访问的寄存器个数、位数和编号,控制寄存器的定义……

  好比计算机的《操作指南》,无论要用芯片执行什么任务,都要遵守指令集的“规范”。

  目前,主流的指令集架构有 X86 和 ARM 两大巨头。X86 是英特尔和 AMD 共同研发,而 ARM 知识产权就在 ARM 公司手中。

  但 X86 和 ARM 也不是完美的,比如 X86 尽管成熟稳定,但能耗高、处理器体积大、系统复杂……而 ARM 架构,则是 X86 的反面。

  这就造成 X86 统治服务器和桌面端,ARM 统治移动端的局面。我们比较熟悉的车规芯片,因为能耗、体积、成本等等制约,不得不选择 ARM 架构。

  但 ARM 的特征,也决定了它性能相对较低、兼容性较差、扩展性不好等等遗憾。

  不过最关键的,无论 X86 还是 ARM,都属于私有指令集,你要用,就得给英特尔、ARM“交税”,而且日后的维护升级,也依赖这些巨头的技术支持。

  但 2010 年出现的 RISC-V,被认为是颠覆芯片赛道格局的“黑马”——完全开源,允许任何人设计、制造和销售 RISC-V 芯片和软件。

  RISC-V 在“绕过私有指令集的壁垒和版税”优势之外,开放性和灵活性吸引了全球开发者。它设计更加简洁,并且可以根据具体应用需求进行定制和扩展。这种轻量级和模块化的设计使得RISC-V 在物联网、边缘计算和 AI 等领域表现尤其出色

  所以,尽管 RISC-V 不是第一个开源指令集,但根据 SHD 的数据显示,RISC-V 的采用率将在未来几年内以 40% 的年复合增长率增长。到 2030 年,基于 RISC-V 架构的芯片出货量将突破 160 亿颗。尤其是在 MCU、5G、工业自动化等主流应用中占据重要地位。

  看到这里,大家应该也反应过来:开源不受限、定制性强、边缘计算性能好。

  刚好完全迎合车企的智能化转型的痛点:开源,意味着供应链的成本、风险可控定制强,代表着扩展性好,一套 IP 可适应不同车型需求边缘计算,则契合了 AI 为主的智能汽车新浪潮

  前两点分别对应汽车工业百年不变的抗风险、降本、平台化诉求,第三点则给未来“一个大脑”的集中式 EE 架构带来更多选择和路径。

  从 RISC-V 的技术特点来看,智能汽车是完美落地“载体”。

  实际上 RISC-V 上车一直都在学术界、科技公司讨论热烈,包括阿里平头哥等等都推出过车载产品,但车圈响应的却不多。

  真正向“量产上车”这个目标迈出第一步,长城走在了行业的最前沿。

  变化开始于 2 年前车圈热议的“芯片荒”。

  长城推出车规 RSIC-V,有啥影响?

  芯片荒发生在 2021-2022 年,主要供应不足的,就是一直未被车企重视的 MCU 芯片:需求大、单价低,供应稳定,技术也不是最前沿最顶尖,没人想到会出问题。

  当时有多严重呢?海外“七大”之一的博世,几乎所有亚洲工厂都被迫停产减产,各大车企轮番“轰炸”博世中国高层,以至于当时的 CEO 直言压力大到要“跳楼”。

  长城透露,2021 年被迫减产 40.8 万台,占全年计划产量的 24.5%,2022 年减产 21 万台,占全年计划产量的 16.5%。

  所以今天长城拿出自研的 RISC-V,当然在用户层面有积极意义,因为供应链的垂直整合,必然带来成本降低、技术下放普及,用车体验提升。

  但更重要的是在产业层面,紫荆M系列 MCU 背后串联起来的芯片设计、测试、封装等等企业,初步构建起了中国自己的车规半导体供应链,并且知识产权不再专属某一家公司,车芯的设计、维护不再受制于人。

  和所有车企一样,长城也在前沿探索智驾、座舱等等技术。但同时又在尝试解决底层半导体需求的技术、供应、安全问题——而且是为中国汽车产业,因为长城森林生态的孵化成果,从来不是只供自己,而是全行业开放。

  后面可以预见,随着中国汽车在 RISC-V 架构的领先和出海进程,很可能会对 ARM 统治车芯的格局产生巨大冲击。

  更深层的技术层面上,因为一个时代有一个时代的汽车,必然也对应最适合的芯片架构。长城透露的 RSIC-V 后续产品也能看出来,显然不仅仅是 MCU 自主替代这个简单命题。

  包括几个不同域控的打通、与线控底盘紧密相关的 AI 车控技术、集中式电子电气架构…这些都是行业热烈讨论、展望多年,公认会产生巨大变革的技术,长城率先整个行业开始探索布局。

  类似的剧本其实长城反复上演过,比如 10 年前就开始布局智驾,如今在端到端上车竞赛中领先。

  蓝山智驾版登顶 6 座大型 SUV 销冠,连带长城股价连续上扬。

  长城的提前布局和研发投入,正在转化成一系列进展,并且获得直观的成绩、肯定和认可。

  RISC-V 芯片点亮,其实也只是长城科技成果、智能化成果的一部分,是对智能汽车时代唯一不变“铁律”的再次验证和最新实践:

  只有技术才是匹配业绩和撑起销量的唯一真理。

  造车唯有技术才是硬实力,其他皆为花拳绣腿,华而不实终归会有退潮的一天,真硬核真技术才能行稳致远。