緊跟技術迭代趨勢 芯聯芯助力中國半導體行業發展

全球缺芯”風波正愈演愈烈。今年年初,全球汽車行業手機行業,乃至最近家電行業的缺芯潮,既讓大衆、福特、本田、戴姆勒等全球知名車企部分車型生產線已經或面臨停產,也讓想購買汽車、手機、家電的消費者第一次近距離感受到,芯片對人類日常生活的影響如此之大。

得芯片者得天下市場,對於當今全球科技化,芯片的重要性不言而喻,芯片之於電子設備,就如發動機之於汽車,芯片在電子產品中佔據着核心位置,因此半導體芯片被喻爲國家的“工業糧食”、信息時代的“基石”,一直是世界各國競相角逐的一個戰略制高點,爲搶佔經濟、軍事、安全、科研等領域的全方位優勢,各國紛紛採取一系列重大舉措加速半導體產業的創新節奏,例如近日歐盟、韓國、美國等國家與地區便相繼出臺芯片產業激勵政策,以緩解缺芯潮的問題。

芯片的誕生,主要分爲設計和製造兩個環節,其中芯片設計尤爲關鍵。談論芯片設計,我們需要知道CPU、GPU、微架構指令集等基礎概念。CPU的含義,亦即中央處理器,是負責計算機主要運算任務的組件,功能就像人的大腦心臟。CPU執行在計算任務時都需要遵從一定的規範程序在被執行前都需要先翻譯爲CPU可以理解的語言

這種語言,被稱爲指令集(ISA,Instruction Set Architecture)。程序被按照某種指令集的規範翻譯爲CPU可識別的底層代碼的過程叫做編譯(compile),像x86、ARM 、MIPS等都是指令集的代號。同時指令集可以被擴展,廠商開發兼容某種指令集的CPU需要指令集專利持有者授權,典型例子如Intel授權AMD,使後者可以開發兼容x86指令集的CPU,2020年10月28日,威盛電子(VIA)在與Intel爭議多年後正式宣佈出售部分x86技術(包括CPU和芯片組的知識產權)給上海兆芯,但仍有業界質疑此授權在國際市場的不可靠性

MIPS而作爲最早商業化 RISC 架構芯片之一的 開創者,比 ARM的64位元(2012)早了20年進入市場,在中高性能嵌入式設備和通訊市場大放光彩,曾與x86一同被譽爲全球二大主流架構。 作爲RISC架構的創始者在工業物聯網、自動駕駛與人工智能等新興領域躋身主流架構

MIPS指令集,是最早開發商用的精簡指令集(RISC),上個世紀80年代初由斯坦福大學的研究小組研發,並在1984年成立了 MIPS 計算機公司,隨後 MIPS 成爲上世紀90年代最流行的指令集,創辦人成爲斯坦福大學校長,一度與 x86指令集齊名。創立業界最爲經典的精簡指令集架構,MIPS是RISC CPU設計的領頭羊,MIPS在CPU設計上有着許多獨具慧眼的技術與架構,在衆多關鍵技術上,例如多線程(multi-threading)、多流水線(multi-pipeline)、虛擬化(virtualization)和一致性管理(coherent manager)等方面仍然處於領先且不可動搖的地位,甚至成爲後進者學習與模仿的榜樣。2012年ARM出資3.75億美金向MIPS買下64位元的架構技術與相關專利授權。

發展過程中,MIPS公司多次輾轉被收購。2018年12月17日,最新收購 MIPS 的 Wave Computing 公司本身是一家技術初創公司,致力於讓“AI和深度學習從數據中心進入到邊緣”,宣佈將開放最新的 MIPS Release6(R6)版本指令集以推動Wave的AI進入到大量應用領域的關鍵。但由於Wave Computing的AI芯片發展投片沒有成功、疫情的影響等導致此開放計劃於2019年11月份被取消開源

目前新興應用壟斷格局尚未形成,產業生態有待構建,MIPS可藉此契機,發揮 MIPS CPU 架構的性能和效率優勢,加速自身生態系統發展。最後,目前仍有領軍企業基於 MIPS 擴展新興應用,MIPS 在海外擁有Mobileye、聯發科、瑞、博通、Cavium、Microchip;中國大陸有:君正、炬芯、龍芯 等行業領軍企業在人工智能、消費電子、物聯網等領域研發芯片產品。

緊跟技術迭代趨勢  芯聯芯助力中國半導體行業發展

雖然中國大陸集成電路產業起步較晚,但經過近20年的飛速發展,中國集成電路產業從無到有,從弱到強,已經在全球集成電路市場佔據舉足輕重的地位。據中國半導體行業協會統計數據,2010-2019年中國集成電路產業銷售額整體呈增長趨勢,從2010年的1440.15億元增加至2019年的7562.3億元,這主要受物聯網、智能汽車高新能源汽車、智能終端製造、新一代移動通信等下游市場需求驅動。

2020年,中國集成電路產業繼續保持2位數增長,全年銷售額達到了8848億元,較2019年增長17%。其中,設計業銷售額達到3778.4億元,同比增長23.3%,仍是三業增速最快的產業,佔總體行業比重爲42.7%。但隨着強勁需求一面的同時,中國的集成電路在IP、EDA工具、材料與核心製造設備四個方面呈現明顯短板

據路透社2020年8月報導,Wave Computing在2018年末和2019年通過一系列複雜交易將其MIPS計算架構授權給了上海芯聯芯智能科技有限公司(CIP United)。在2019年初,芯聯芯宣佈取得了MIPS Technology中國地區獨家永久不可撤銷的商業經營權以及MIPS的全部技術,包括基礎架構、近百顆32位/64位CPU內核與相關工具授權、編譯器(Compiler)/驗證套件(Verification Suite)的全部原始代碼(Source Code)、優化Fab流程中現有CPU核效能、開發新CPU核和衍生芯等。

官網信息顯示,芯聯芯成立於2018年,是一家源生於設計服務,到掌握自主可控的創新型IP供應商,致力於爲SOC系統提供從初始架構設計到量產的一站式增值服務。在得到MIPS獨家永久不可撤銷商業經營權和技術後,芯聯芯既可以自行開發新的CPU內核,也可以將CPU內核進行授權,中國客戶可以藉此授權開發完整自主的CPU內核,是中國芯模式下的全流程服務芯片公司。

記者瞭解到,目前MIPS IP已有超過一百六十億顆的商業化驗證(Silicon Proven)而商業化驗證是集成電路行業芯片良率的核心指標之一。據芯聯芯預計,2021年在中國授權生產的出貨量將超一億顆。2021年,芯聯芯計劃的IoT、ADAS佈局六顆芯片,主要涵蓋汽車MCU、智能語音、手機、RFID等。與此同時,爲補足自主可控的智能汽車發展,芯聯芯打造了“芯多多”™平臺模式,可以幫助國內各車商在一億顆成熟產品出貨量(Silicon-Proven)遠超過市面的RISC V公司規模,讓使用廠商降低研發芯片風險,加快自主產品進程。

市場分析人士認爲,擁有MIPS IP授權的芯聯芯,可以利用自身安全、成熟且自主可控的技術和相應的工具鏈技術,幫助中國半導體行業新成員開發MIPS與多模(含RISC)指令集架構兼容Compatible CPU和處理器及指令集,支持現有CPU核/衍生出的處理器開發,使中國芯片設計公司能夠更穩定便捷地開發出SoC芯片節省ASIC定製化上市時間。

最後值得關注, 芯聯芯緊跟技術發展趨勢,在2020年開發了RISC多模專利。未來對 RISC-V 的支持意味着在MIPS基礎上能夠同時以MIPS指令集與專利技術解釋和支持多種 RISC-V 技術,提升RISC-V用戶在產品商業化時提供相關的專利保障。

芯聯芯公佈,5月28日已與國鐵科技集團的天津哈威克正式達成深度合作。作爲深耕鐵路及城市軌道交通行業多年,爲中國鐵路及城市軌道交通智能裝備提供自主可控芯片的哈威克,將通過與芯聯芯的強強聯手,推動其“威克九霄”RFID芯片項目和“威克乾坤”高性能通用MCU芯片項目的啓動,以及基於上述芯片的全自主可控產品的研發,旨在攜手推動鐵路和軌道交通領域的芯片自主可控的大力發展。