驭繁为简 SiFive以最佳RISC-V解决方案推动运算架构移转

SiFive 日前举办「SiFive Tech Forum - 驭繁为简 RISC-V 最佳人工智能、移动运算与车用解决方案」活动吸引超过四百位产业先进报名，现场冠盖云集座无虚席。SiFive

作为RISC-V的发明者、主要推动市场及首家RISC-V新创独角兽公司，SiFive在近来兴起的RISC-V运算架构发展趋势中扮演了重要角色，而且广受国际半导体大厂采用，快速成长。

睽违三年后，日前首度恢复举行的实体技术研讨会中，SiFive针对RISC-V 的最新发展趋势与应用科技，以及该公司近来推出的高端应用处理器、人工智能与矢量运算、以及车用产品组合进行详细说明及介绍，以协助业界发挥 RISC-V架构的高效能、低功耗特性，提升产品竞争力，推动更多创新应用。

SiFive 企业行销与业务开发资深副总裁Jack Kang。SiFive

SiFive产品管理资深总监Drew Barbier。SiFive

SiFive现场应用资深总监Jahoor Vohra。SiFive

SiFive产品行销资深总监Andy Frame。SiFive

SiFive引领快速成长的RISC-V应用

SiFive 企业行销与业务开发资深副总裁Jack Kang在开幕致词中指出，RISC-V经历多年发展，现已展现出丰硕成果。以其开放特性，并是为现代高运算工作负载所设计，业界已出现强劲的芯片架构移转趋势，大量商机可期。

综观市场，目前不管是Intel的X86架构，或ARM的RISC架构，都是由单一公司独占或少数公司寡占、控制整个生态系统，业者没有其他的选择，这对现今的创新环境来说，是一个阻碍。但RISC-V不同于单一公司掌握架构模式，它是开放标准，藉由众多供应商的持续扩展与投入开发，不仅持续进步，而且可为市场带来多元选择。

因此，芯片设计业者已快速转向采用RISC-V架构，2022年RISC-V架构已达到100亿颗核心出货量，再加上Google宣布推动AOSP（Android开源计划），强化对RISC-V的支持，更带来了强劲的成长力道，预计2025年，出货量将达800亿颗。

为什麽业界开始积极采用RISC-V？他表示，RISC-V是为现今工作负载所开发的新型架构。芯片设计人员可采用开放式标准ISA来满足其特定需求，更易于创新与定制化。此外，随着更多公司采用，它的开放生态系统正快速成长，更多新功能持续增加中。更重要的是，相较于其他架构，它可提供更佳的运算密度。

SiFive是由RISC-V发明人所创立的公司，约有700名员工。前十大半导体业者中，已有八家采用SiFive的RISC-V核心技术，并达成核心出货量超过数十亿颗的实绩。对消费与移动市场来说，能效至关重要。SiFive的CPU核心方案可提供比ARM同级产品高出30~40%的运算密度，同时在Google AOSP的推动下，已有领先的业者采用其RISC-V产品方案。

SiFive的另一个重要市场为汽车应用。「老实说，我们未曾想到要进入汽车市场，因为困难度很高，但我们感受到了市场的殷切需求。汽车正面临根本的变革，随着智能汽车的发展，过去汽车中大量采用的MCU，正移转至以更少芯片的domain control架构。RISC-V的高效能以及未来性，成为业者在选用新架构时的最佳选择。我们相信，RISC-V的低功耗、高效能特性将为汽车产业带来新的改变。」

此外，包括边缘到云端的AI应用，以及航太、国防、工业等任务关键应用，也都有业者采用RISC-V，主要看重它的可靠性、开放性及耐用性。最后，他总结说，RISC-V已是大势所趋，以目前的快速成长步伐来看，未来十年后，RISC-V将拥有最坚固丰富的生态系统。

SiFive Performance系列产品 功耗与效能密度的领导者

产品管理资深总监Drew Barbier介绍全新升级的Performance系列产品。凭藉着优异的能效与运算密度，此系列是市场领先的RISC-V应用处理器，适用于穿戴装置、智能家庭、移动设备、网络设备等各种应用。

针对不同应用需求，Performance产品有P400、P500、P600三个系列，日前最新推出的P470和P670在功能上做了进一步增强。P470在最小的面积和功率范围内，可实现在5nm制程超过3.4GHz的最大频率，达到超过 8 SpecINT2k6/GHz 的效能。P670 在5nm 制程可实现超过3.4GHz的最大频率，效能超过12 SpecINT2k6/GHz。

这两款新产品的共同特色包括支持hypervisor扩展的虚拟化、WorldGuard系统安全、先进中断架构(AIA)，以及完全符合RISC-V RVA22 Profile规格。

此外，它们是基于RISC-V Vector v1.0规格的乱序RISC-V矢量单元，也率先把RISC-V矢量加密指令集架构扩展推向市场，带来了显着效能提升。举例来说，就单一执行绪效能来比较，P470的运算密度是Cortex-A55核心的4倍，P670则是Cortex-A78核心的两倍。

Drew Barbier表示，对现今的各种应用需求来说，运算密度是非常重要的。更高的运算效能可带来降低SoC成本、以相同面积提供更高效能、或是能够整合更多核心，实现最佳化系统设计等多方面效益。P470和P670能提供数倍优于竞争对手的运算效能，对市场来说这是一个重要指标，不仅加深了业界对RISC-V的信心，也将能推动更多的新应用商机。

以SiFive Intelligence产品 加速AI/ML应用的实现

现场应用资深总监Jahoor Vohra表示，SiFive Intelligence系列产品是专为AI模型与软件框架所最佳化设计的，可为影像处理、传感器融合、航太与国防所需的自动探索车、飞行导航系统，以及数据中心AI训练等应用，提供优异效能。

特别是，SiFive新推出的X280产品，自2021年推出以来，已获得了多家领先客户采用，用来开发包括移动通讯、自动驾驶、AI学习等各种应用。

他解释说，现今的AI芯片设计，通常是采用CPU结合DSP、DMA的设计，而具备矢量运算功能的X280，能以单一芯片提供更高的整合度，简化设计，进而降低芯片面积与功耗。而且由于仅需单一的ISA与工具链并采用开放软件，可大幅简化编程工作。

此外，X280也可作为神经网络加速器的协同处理器。针对此架构设计，为了减少芯片之间数据往返传输造成的延迟与功耗，SiFive特别新增了矢量协同处理器界面扩展(VCIX)功能，使客户的自订加速器能与X280直接介接，加速矢量运算的执行。由于无需再透过汇流排传输数据，此做法能显着提升自订加速器的执行速度。

为了提供更高效能，X280也新增了多核心、多丛集功能，最多可扩展到4丛集、共16个核心。由于X280设计的灵活性与扩充性，可透过不同的配置满足从穿戴装置、智能家庭，到边缘装置以及更高端的应用。

在软件支持方面，SiFive Intelligence已针对先进ML编译器进行了最佳化设计。同时，SiFive Recode软件工具可协助客户从ARM Neon架构直接转换到RISC-V矢量架构。

适用于汽车与安全关键应用的RISC-V 处理器

产品行销资深总监Andy Frame指出，蓬勃发展的各种创新技术，正推动汽车产业朝软件定义汽车迈进。未来将有更多的ADAS功能会被带到汽车中，于此同时，为了简化设计，汽车业者试图把多种功能整合为单一模块，从目前的分散架构移转到domain control架构，因此需要高效能的集中运算与统一的软件开发，以实现更高的灵活性。

他表示，现在正是汽车设计改变架构之际，车厂不希望被封闭、专属的架构所限制，RISC-V提供的高效能与灵活性正符合他们的需求。另一方面，之前ARM曾有被并购的风险，更加深了车厂对于多供应商选择的需求。

「过去几年来，RISC-V已在汽车市场发展快速，包括Renesas、Intel/Mobileye、Kneron等业者都已推出基于RISC-V核心的车用产品。对SiFive来说，我们看到了业界需求，并已开发多款产品，以因应目前及未来的汽车市场需求。」

目前，SiFive Automotive系列有E6-A、S7-A、X280-A三个产品线，是其既有Essential和Intelligent系列产品的扩展。这些产品的效能涵盖了64位元高效能CPU、32位元嵌入式CPU、矢量运算、虚拟化、安全性、多核心／多丛集扩展性，以及符合ASIL B和ASIL D等丰富特性。而支持ADAS需求的更高效能产品，将于近期内推出。

他特别强调，为了确保汽车不会因为电气/电子系统故障而造成安全风险，功能安全性(FuSa)已成为现今半导体元件开发的重要规范，依照风险等级，制定了从ASIL A到ASIL D的不同等级。

SiFive除了推出符合 FuSa规范的系列产品之外，支持汽车系统设计的生态系统也已就绪。此外，除了汽车市场，SiFive也将扩展包括医疗、工业及自动化等要求功能安全性的领域。

丰富的生态系统与开发工具支持

产品管理资深总监Drew Barbier指出，经过多年的发展，现在RISC-V已是成长最快速的软件生态系统，从整合开发环境(IDE)和工具、编译器、中介软件、程序库，到商业解决方案，都已有众多业者参与研发。

除了Linux相关的软件支持齐备之外，由于受到来自市场的要求，Google已宣布不仅会把Android移植到RISC-V架构，更将把RISC-V视为Android的一级（tier 1）平台，已为RISC-V生态系统带来了强劲动能。

RISC-V生态系统目前已有3200多名成员，超过35家软件公司参与。SiFive是RISC-V软件工具和操作系统的主要贡献者，同时也非常积极地推动AOSP社群。目前SiFive所有提供的软件工具都是免费的，这些软件结合了开源与特定用于SiFive微架构的专属工具。

此外，为了推动软件支持的展开 ，SiFive从2016年开始提供HiFive 1开发板，带动了RISC-V生态系统的成长，现已推出最新的HiFive Pro P550开发板。在原型制作平台与评估平台方面，不管是硬件模拟和软件模拟，也都有方案就绪。

在研讨会中，SiFive合作夥伴Green Hills Software、IAR、Microchip、Microtime展出编译器工具链、整合开放应用环境、侦错与追踪方案、应用协定中介软件、实时操作系统、单芯片 FPGA 套件等，可协助加速 RISC-V 产品开发。