为什么说RISC-V是最受欢迎的CPU架构？高性能国产MCU芯片介绍

在PC时代，英特尔(Intel)凭借x86架构称霸了PC市场数十年，但x86架构不对外授权，全球仅有AMD等少数几家公司可以使用这一架构研发芯片。移动互联网时代，Arm架构凭借低功耗优势以及比x86生态更开放的授权模式，构建了庞大的软硬件生态，尤其是在芯片硬件层面，Arm向芯片设计企业授权指令集和处理器核，中国芯片公司借此机会快速发展，但核心技术依旧受制于人的事实并未改变。

2010年，加州大学伯克利分校的David Patterson教授团队领导研发了RISC-V指令集，并宣布对外开源，任何企业、开发者都可以免费使用它。随着万物互联的智能时代来临，开放、简洁、模块化的RISC-V架构崛起，并从终端走向云端，极有希望发展成为第三大架构生态。

RISC-V最早应用于IoT领域，现正逐步走向更广阔的应用领域。RISC-V不仅可以在工业控制、物联网、智能家居等等对算力要求不高的领域得到推广，现在也正在向对算力有更高需求的桌面应用、边缘计算等领域发展；智能网联汽车领域被认为是未来芯片的巨大市场，据估计，一辆智能网联汽车就可能要用上百颗CPU，目前中国该领域主要产业联盟正在积极推进基于RISC-V的解决方案；随着服务器和超算、AI训练和推断、包括ChatGPT之类应用的发展，对强大算力的需求越来越迫切，鉴于RISC-V具有模块化、可扩展、易定制的优势，以及不受垄断制约、供应链安全容易保障的优势，中国有关厂商正在全力推进提供强大算力的RISC-V方案。

“可以毫不夸张地说，今天RISC-V是中国CPU领域最受欢迎的架构，中国芯片产业和整个芯片生态将会越来越多地聚焦于RISC-V架构，中国的巨大市场将成为支撑RISC-V的重要基地。”中国工程院院士倪光南说。

目前，RISC-V架构芯片的出货量已达成100亿颗里程碑，从提出到100亿颗处理器，英特尔x86架构花了几十年，ARM花了17年，而RISC-V只用了约10年的时间，这在芯片架构发展史上前所未有，也充分印证了RISC-V在技术创新和市场需求的双轮驱动下的强大生命力。据预测，2025年RISC-V架构芯片更有望突破800亿颗。

数百家公司涌入RISC-V浪潮，建设生态

多家公司在通信、车载、高性能计算、数据中心领域尝试采用RISC-V架构，并逐步完善

RISC-V将开放推向极致，其开放、灵活、精简的独特优势完美解决了AIoT市场的需求。对芯片设计厂商而言，这种全新模式还大幅降低了芯片设计的周期、成本。

这样的天然优势很快便让RISC-V成为半导体产业的新宠，据统计，RISC-V基金会员已有高通、NVIDIA和Google等超过3000名成员，第三波芯片浪潮的序幕由此拉开。

在这个浪潮中，中国市场已走在AIoT时代发展前列，在市场需求牵引下，中国RISC-V生态已初步形成，全球100亿采用RISC-V的核中有一半来自中国，数百家中国公司都在关注或以RISC-V指令集进行开发，在RISC-V 22个高级会员中，12家为中国企业，包括阿里巴巴、华为、腾讯、中兴等。

相较于国外厂商技术垄断，RISC-V的出现对于本土芯片行业有着尤为重要的意义。在X86和ARM架构存在不授权或不供应等风险的大背景下，RISC-V架构由于具备开源开放的特殊属性，被认为是国产芯片弯道超车的机遇。

在此背景下，定位于国内高性能RISC-V内核MCU研发企业的先楫半导体已经推出了多款高性能RISC-V MCU。

先楫HPM5300

其中，先楫HPM5300系列MCU主频480MHz，支持双精度浮点运算及强大的DSP扩展，达到甚至超越国际主流高性能MCU产品。该系列也是先楫第一款全系列内置1 MB Flash的产品，同时内置288KB SRAM，极大避免了低速外部存储器引发的性能损失。模拟部分集成16bit ADC、12bit DAC以及运放，增强整个系统精度。HPM5300配置两个八通道的PWM模块，同时引入了PLB可编程逻辑单元，实现丰富、多逻辑的保护，提高产品的稳定性。提供多种可灵活配置的接口，包含4路CAN-FD、4路LIN、多路UART/SPI/I2C以及USB OTG内置HS PHY，轻松实现各种接口类应用。

主控芯片：先楫HPM5300系列

方案特点：

• 分辨率：17b

• 支持最高转速：6000RPM

• 支持增益偏差校正

• 支持温漂补偿

• 支持掉电多圈保存

• 支持Offset校正

  
  

先楫优势：

• 高算力：480MHz

• 2 X 16b ADC

• 输出协议丰富

• 片内可编程运放，支持差分输入

• 低功耗：1.5uA

• 小封装：QFN 48

应用场景：伺服驱动器、机器人等

主控芯片：先楫HPM5300和和HPM6000系列

方案特点：

• 硬解码：RDC硬件支持快速的旋变解码

• 软解码：成熟方案，使用HPM5000~6000

• 16b ADC带来更好的解码性能

• 高算力、高主频带来解码低延时

• 丰富的编码器接口和协议，可以统一编码器平台，如磁编、光编和旋变等

先楫优势：HPM5300系列可结合QEO和SEI，可以支持多种方式输出，如Tamagawa、EnData、正交脉冲等。

应用场景：工况或环境恶劣的电机驱动，如

• 新能源车：电机驱动

• CNC机床、磨床等

主控芯片：先楫HPM6000系列

方案简介：四轴伺服解决方案采用高性能的 HPM6750 作为主控，单芯片实现 HMI 与四轴伺服运动控制，稳定性好、响应速度快、控制精度高，无需总线通信反馈与交互控制，片内完成所有数据采集、处理和显示，对伺服控制和四电机的同步控制效率大大提高。

方案特点：

• 816MHz 主频控制器，性能强悍

• 多伺服电机控制，高精度位置控制

• 集传感器数据采集、显示、交互、多电机控制于一体

• 相比模块化的伺服控制系统，方案性能和效率大大提高

应用场景：多轴协同场景，如

• 机器人：工业机器人、SCARA机器人

• 机床加工、伺服方案

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