在SoC设计中拥抱多核和RISC-V架构

RISC-V 指令集架构（ISA）的兴起，由 RISC-V International 管理，正值半导体行业演变的一个激动人心的时期。新技术的诞生正在推动人工智能、物联网、汽车工业，甚至太空探索等多个领域的进步。

这些创新产品设计的出现恰逢SoC设计师推动新指令集（ISA）的推进（见图1）。在这一交汇的时刻，RISC-V ISA脱颖而出，为设计师提供了更广泛的CPU、NPU和IP核心选项，以适应当今技术爆炸不断演变的环境。

1. 此图展示了截至2030年RISC-V SoC出货量的数十亿。

什么是RISC-V？

RISC-V 是一个，代表了微处理器和 SoC 设计和开发的重大转变。RISC-V 对任何个人或公司免费开放获取、修改和分发，使其成为一个有吸引力的选择。

其设计理念强调简洁高效，采用简化的指令集，能够更快执行并降低功耗。这种开放性和灵活性促进了创新与合作，因为企业和开发者可以打造符合其具体需求的定制处理器，而无需承担专有ISA的许可费和限制。

直到最近，作为主要ISA提供商，Arm的商业模式是控制访问。这形成了封闭环境，使公司成为半导体行业的主导力量。这种控制还使Arm能够通过向使用其技术的制造商收取许可费来获得收入，同时保护其专有设计和创新免受未经授权的使用或修改。

RISC-V 开放模型优势

如今，多核SoC设计格局已从同质转向异构，任何芯片上都会出现多个指令集单元。这为设计师提供了一个考虑和评估竞争ISA和供应商的机会。在这种环境下，CPU核心现在执行多种任务，这并不意味着这些核心都来自同一个IP厂商。

图2展示了RISC-V核心在当代SoC中执行的多种任务，其中可编程替代深度嵌入式有限状态机是目前最大的应用场景。随后是MCU和协处理器功能。

2. RISC-V在多种功能上持续获得关注。

有趣的是，随着IP厂商推出更强大、更高性能的RISC-V CPU核心进入市场，“应用处理器”这一功能也越来越受欢迎。这表明市场正持续不断创新，以满足对更多功能需求的不断增长。RISC-V CPU IP 供应商之间的竞争激烈，并孕育创新。

与专有架构不同，RISC-V ISA是公开的，RISC-V标准由RISC-V International发展和管理。通过多家公司RISC-V成员委员会的合作，创建了核心ISA的扩展，并可根据供应商和市场需求进行定制。

因此，能够更快地开发出满足不同应用精确需求的专业领域解决方案。这种灵活性与定制硅片解决方案需求的增长相契合，这些解决方案能够满足特定功能需求，从而在特定应用场景中提升性能和效率。

RISC-V的开放模式标志着行业的一个重大转变，使企业首次能够在不局限于任何单一供应商的情况下采用ISA。即使是按照RISC-V标准开发的软件，也可以在不同厂商的设备上执行。这种互作性促进了竞争环境，激发创新，同时降低了企业的风险和成本。

多公司对灵活RISC-V ISA的支持

灵活性使RISC-V成为开发和部署多种性能范围硅片解决方案的越来越有吸引力的选择。在RISC-V领域，多个CPU的IP供应商组成了一个社区，众多公司同时设计新解决方案。

此外，拥有80多个活跃委员会的RISC-V International继续致力于通过多公司合作流程，以标准化方式完善ISA。这种集体努力促成了ISA的快速演进以及实现该协议的产品多样化——从而更快地提升性能，并为客户带来更多选择。

对统一RISC-V生态系统的支持正在增长，并且已经有了完善的平台，现在有多家公司提供解决方案。它涵盖了广泛的技术和组件，支持从硬件设计到软件开发的各个方面。

例如，SoC设计师设计所需的更多构建模块现在已经到位，且来自多个来源。此外，如果团队在设计的某个特定领域需要支持，现在很可能就会出现。因此，它增强了设计界对RISC-V技术的信心。

半导体设计社区的更多选择

现在是半导体行业的好时机，因为创新不断增长，催生了更新更强大的应用和硅解决方案。RISC-V 通过提供更多设计选择、鼓励竞争并促进ISA演进，推动了一个新时代。

上述领域显示了RISC-V ISA在半导体设计社区及整体市场中日益重要的重要性。这种环境确保了SoC设计师能够从广泛的解决方案中选择，从而构建更先进的系统。

SHD集团的研究论文“RISC-V Market Report: Application Forecasts in a Heterogeneous World” 分析了RISC-V当前及未来使用机会的各类功能、器件类型、产品类别甚至工艺几何形状。报告强调，如今的SoC设计已不再同质化。相反，设计现在更倾向于使用多架构，提供不同功能，并来自众多IP厂商，这些厂商都存在于同一硅片上——这是一个异构的世界。