RISC-V成芯片自主破局关键？多款国产高性能芯片亮相

众所周知，做CPU设计首先需要指令集架构，接着根据架构设计芯片。在全球微处理器指令集架构中，主流的架构有x86、ARM等。其中，x86主宰了PC、服务器等高性能高功耗领域，而ARM专注于手机、物联网等低功耗低成本领域，两者占据了主流市场。

而近几年，凭借开源、精简、模块化的优势，一款名为RISC-V的“开放式”指令集备受芯片设计企业追捧。这种指令集可以让小公司和初创企业更容易获得芯片设计，把它们从昂贵的授权费中解放出来。

据了解，RISC-V的架构设计遵循“最小化指令集、最大化性能”的原则，采用简单、标准化的指令集设计，指令集架构采用模块化的设计，它由基本指令集、标准扩展和可选扩展组成。其中，基本指令集包括简单的数据操作、分支和跳转指令，为实现最基本的计算功能提供支持。标准扩展则包括浮点运算、原子操作、加密、向量操作等，以支持更高级别的计算。可选扩展则为特定应用提供额外的功能，如高级模拟、多媒体处理和机器学习等。较于主流的X86或ARM架构，RISC-V的自由开放和模块化设计使其具有极高的可定制性，可以根据不同应用的需求进行定制，此外，RISC-V兼容其他指令集，可以与其他指令集协同工作，从而为不同的应用提供更加灵活的解决方案。

RISC-V发展前景

近年来，随着物联网本身带来的行业推动，叠加国际环境等外部因素的变化，RISC-V在中国受到广泛关注，更多中国企业开始采用RISC-V的开源架构，并与上层操作系统、芯片技术、下游应用一道协同发展。

在上游，RISC-V获得了不少政企方面的支持。2019年，中国工业和信息化部发布了《关于加快推进芯片产业发展的指导意见》，明确提出要支持和鼓励自主设计和研发芯片，特别是在RISC-V架构和其他开放架构方面的应用和发展，国家集成电路产业投资基金等政府资本也对RISC-V产业进行了投资和支持。

除了政府之外，企业及研究机构也在积极推动RISC-V的发展。如中国科学院计算技术研究所、华为等均在RISC-V处理器架构方面取得了突破性进展，并在自主研发芯片的过程中积极探索RISC-V的应用。同时，全志科技、寒武纪等企业也在RISC-V处理器的研发和商业化方面投入了大量资源。

在下游，RISC-V的应用落地已经相对丰富。

其中，汽车芯片的控制类芯片主要包括MCU和AI芯片，AI芯片通常要求较高的处理性能，边缘应用则需要低功耗、小尺寸的MCU，而RISC-V正是一种可定制、可扩展、高性能、低功耗的处理器架构，非常适合用于智能汽车的设计和制造。

在智能汽车产业中，RISC-V框架可主要运用于以下方面：一是自动驾驶。自动驾驶系统需要进行实时的环境感知、数据处理、决策和控制等任务，而RISC-V具有高性能和低功耗的特点，可以提供强大的计算能力和高效的算法处理，从而实现自动驾驶功能。二是智能交通管理。智能交通管理需要对道路和车辆进行实时监控和控制，而RISC-V可以提供高性能和低功耗的计算能力，可以实现智能交通管理的算法处理和控制功能。三是车联网通信。车联网通信需要对车辆之间和车辆与基础设施之间的数据进行传输和处理，而RISC-V可以提供高效的通信协议和处理能力，可以实现车联网通信的功能。四是智能座舱系统。智能座舱系统需要对车内环境进行感知和控制，而RISC-V可以提供高性能和低功耗的计算能力，可以实现智能座舱系统的算法处理和控制功能。

RISC-V框架为智能汽车的设计和制造提供强大的计算能力和高效的算法处理，从而提升智能汽车的安全性、便捷性和舒适性，促进智能汽车的发展和普及。

除了智能汽车产业，RISC-V在“无线连接芯片”部分的落地会更加完整，因为包括蓝牙、WiFi、NB在内，已经有诸多RISC-V芯片实现量产。

此外，阿里达摩院还发布了一系列的RISC-V芯片、IP等，覆盖从低功耗到高性能的各类场景，并已成功应用于微控制器、工业控制、智能家电、智能电网、图像处理、人工智能、多媒体和汽车电子等领域。

总的来说，RISC-V框架国内商业前景广阔。随着人工智能、物联网、智能制造等领域的快速发展，尤其是智能汽车市场的不断扩大，市场对于高性能、低功耗、可定制的处理器需求越来越大，而RISC-V恰好具备这些特点。在中国，RISC-V可以应用于芯片设计、智能硬件、物联网、智能制造等领域，为企业带来更高的竞争力和更好的发展机会。预计在未来几年，中国的RISC-V产业将继续保持快速增长的趋势，并在全球范围内发挥重要的影响力。

在此背景下，作为RISC-V芯片研发产业中的佼佼者，先楫半导体通过自主创新设计成功研发出基于RISC-V内核的HPM系列芯片， 开创了国产MCU前所未有的超高性能纪录，进一步打破国外技术垄断，真正实现高性能MCU产品的自主可控。

以下由我爱方案网为大家介绍先楫半导体的几款高性能MCU芯片。

01HPM6700/6400系列

HPM6700/6400 系列产品是先楫半导体推出的高性能高实时 RISC-V MCU 旗舰产品。（已量产）

在性能方面，HPM6700/6400系列芯片采用RISC-V 内核，支持双精度浮点运算及强大的 DSP 扩展，主频高达 816 MHz，创下了高达 9220CoreMark和高达 4651 DMIPS 的 MCU 性能新纪录，是目前市场上高性能MCU的理想之选。此外，该系列芯片还配置了高效 L1 缓存和本地存储器，加上 2MB 内置 通用SRAM，极大避免了低速外部存储器引发的性能损失。

HPM6700/6400系列芯片还拥有强大的多媒体支持能力和丰富外设接口，其适配的LCD显示控制器可支持高达1366x768 60fps的八图层RGB显示支持，支持图形加速功能，可支持双千兆以太网，IEEE1588，双目摄像头。并具有4 组共 32 路的 PWM、3 个 12 位高速 ADC 5MSPS、1 个 16 位高精度 ADC 2MSPS、4 个模拟比较器等多个接口。

在安全性方面，HPM6700/6400系列芯片集成了 AES-128/256, SHA-1/256 加速引擎，支持固件软件签名认证、加密启动和加密执行。

02

HPM6300系列

先楫半导体推出的HPM6300全系列产品采用晶心Andes D45 RISC-V内核，支持双精度浮点运算。模拟模块包括16bit-ADC，12-bit DAC和模拟比较器，配以多组纳秒级高分辨率PWM，为马达控制和数字电源应用提供强大硬件支持；通讯接口包括了实时以太网，支持IEEE1588，内置PHY的高速USB，多路CAN-FD及丰富的UART，SPI，I2C等接口。（已量产）

另外，HPM6300系列在功耗上进行了深度优化，对于电源管理域进行了更加精细的划分，实现了低至1.5uA的待机功耗，及低至40mA的运行功耗（全速运行coremark，外设时钟关闭），皆低于市场上同类国际品牌的功耗。

03HPM6200系列

HPM6200是先楫半导体推出的高性能、高实时、高精度混合信号的通用微控制器系列，为精准控制而生，主要应用领域包括新能源，储能，电动汽车，工业自动化等。（2023Q1量产）

性能方面，HPM6200系列芯片主频达到600MHz， 是RISC-V 单双核处理器，带有FPU和DSP，内置4 组8通道增强型 PWM 控制器（8ch/组），提升了系统控制精度，可实现单芯片控制多轴电机或者单芯片实现复杂拓扑的数字电源。同时配备了可编程逻辑阵列 PLA， 3 个 2MSPS 16 位高精度 ADC， 24 个模拟输入通道以及4 个模拟比较器和 2 个 1MSPS 12 位 DAC。 

此外，HPM6200系列还具备多种通讯接口：1 个内置 PHY 的高速 USB，多达4路CAN-FD， 4 路 LIN 及丰富的 UART、 SPI、I2C 等。

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