出品 | 雷锋网家当组
2020年8月国务院印发的《新期间促进集成电路家当和软件家当高质量发展的多少政策》提出，中国芯片自给率要在2025年达到70%。被称为国产芯片“四大件”的CPU、GPU、FPGA、DSP无论对付国产芯片自给率的提升还是办理高端芯片“卡脖子”问题都意义深远。
雷锋网推出的《国产芯片四大件》系列文章，分别解读国产CPU、GPU、FPGA、DSP的现状，透过投资者视角创造国产芯片机遇。
2010年出身的最“年轻”指令集RISC-V已经吸引了浩瀚巨子支持者，比如国外的谷歌、高通、西部数据，海内的阿里、华为、紫光展锐。近几年，开源的RISC-V指令集芯片在IoT市场已经取得了不错的成绩，给这一市场霸占上风的ARM带来不小压力。
Semico Research 估量，2025年环球将有624亿个RISC-V CPU核心。RISC-V指令集不仅可以用于CPU，环球首款基于RISC-V指令集的DSP（Digital Signal Processor，数字旗子暗记处理器）将在本月尾量产，该芯片来自中国初创公司中科昊芯。
对付RISC-V阵营而言，这是生态培植中一个值得关注的进展。对付DSP芯片而言，这是一个大胆的考试测验。对付中国的国产芯片四大件而言，这是一个打破的机会。
环球首款RISC-V DSP面向工业自动化市场
根据已知的公开，中科昊芯是环球第一家用RISC-V指令集设计DSP的公司。中科昊芯创始人兼董事长李任伟见告雷锋网：“我们是海内为数不多的DSP团队，有十多年DSP和通用途理器研发履历，在2016年就开始RISC-V处理器核的研究。2019年1月公司成立，7月份首款RISC-V DSP芯片流片成功。”
“3月尾我们就会量产两个系列的DSP，都是面向工业自动化市场。”李任伟透露。
中科昊芯创始人兼董事长李任伟
中科昊芯之以是敢率先选择RISC-V设计DSP，除了其团队有成功研发多款处理器的履历，还由于RISC-V是办理国产DSP两大寻衅的好选择。DSP是一类嵌入式通用可编程微处理器，最大的上风是能够实时高速处理数字旗子暗记，且比CPU、GPU、FPGA功耗更低，广泛运用于通信、打算、消费电子和自动掌握等领域。
“DSP紧张有两种形式，一种是单芯片，另一种是通过IP或模块集成到SoC。”李任伟说：“国产单芯片DSP有一些市占率，在DSP IP领域国产化率险些为零。”
雷锋网理解到，国产DSP在某些分外领域的国产化率已经达到80%以上，但这些分外领域占DSP整体市场的份额不到5%，其它领域国产DSP自给率不敷10%。
提升DSP的自给率，有两大制约成分。第一个制约成分是知识产权，任何处理器都须要指令集，指令集的问题实质便是知识产权问题。CPU有x86、ARM、MIPS等指令集，个中ARM凭借授权模式在移动处理器市场称霸。
“巨子们的DSP指令集都各不相同，并且不对外授权，国产DSP想要自己定义一套指令集的难度不大，但仅凭一己之力很难构建一整套工具链和生态。”李任伟指出。
第二个制约成分是运用生态，如何吸引开拓者和客户利用国产DSP是一个更大的寻衅。
“RISC-V是一个开源指令集，没有知识产权问题。同时，无论是海内还是国外，企业还是高校，都纷纭加入RISC-V基金会，生态发展很快。”李任伟说：“当时我以为RISC-V有机会把国产DSP面临的两大寻衅完美办理，因此我们在2016年就大胆做了选择，开始自主研发基于RISC-V的DSP。”
至于为何首先推出面向工业掌握市场的RISC-V DSP，紧张有三个缘故原由。
办理RISC-V性能弱寻衅，发挥灵巧性上风
“之以是选择工业自动化和机器视觉这两个市场，紧张是由于我们团队在这两个领域无论是技能储备还是市场推广方面都有更多积累。”李任伟进一步表示，“当然，这两个领域我们也会分步走，先推出面向工业自动化的一系列产品，再推出面向机器视觉的产品。”
还有一个缘故原由，消费电子和自动掌握市场规模占到全体DSP市场规模的11%，工业掌握市场也是DSP巨子的主要市场，这是一个好的打破口。
面向这两个领域的DSP在性能上会有很大的差异，运用于工业自动化的DSP是数字旗子暗记和掌握之间的桥梁，更强调实时掌握和运用中的变换性能，运用于机器视觉的DSP则须要更强的算力。
高算力对付RISC-V指令集的芯片是个大寻衅。李任伟说：“基于RISC-V指令集的DSP与巨子公司的DSP在体系构造上有很大的差异，在相同的主频下，RISC-V指令集的DSP性能与巨子公司DSP性能有较大差距。”
实在质缘故原由还是传统的高性能DSP的体系构造是针对DSP算法设计的，其一条指令可以实现诸多繁芜功能，而用RISC-V指令来做相同的事情则须要调用多条指令。“这对我们而言是非常大的寻衅，凭借着我们团队丰富的履历，在最根本RISC-V指令集的根本上，根据算法的特点，抽取定义了很多DSP指令，再加上体系构造方面的大量创新，终极才设计出性能和功耗精良的DSP。”李任伟表示。
办理了RISC-V带来的性能寻衅，RISC-V指令集的上风也得以突显。“由于我们只是用了最根本的RISC-V指令集，和自己扩展的指令集，没有向前兼容的问题，再加上RISC-V本身的功耗上风，我们的DSP有功耗上风。”李任伟同时表示：“正如RISC-V在每个领域都可以发挥定制化上风一样，在DSP领域也同样如此。我也认为未来会是领域专用架构的时期。”
芯片更高的性价比并不虞味着就会受到开拓者和用户的欢迎，运用生态是更大的寻衅。“我常常说我们实在是站在巨人的肩膀上，如果没有RISC-V社区的贡献，我们想要做出完全的工具链的难度太大。有了开源的方案，就可以在开源的根本上进行修正和定制，大大降落难度。”
李任伟说：“为了让用户比较方便的切换，我们也做了很多事情，包括开拓环境，界面以及接口等，通过编译器和供应足够多的库，用户基本不用改变习气就能非常随意马虎地切换到我们的DSP，而且本钱很低。”
先以用户熟习的办法切换到国产DSP芯片，再逐渐去提升性能，从中低端市场切入，一步步发挥出上风，实现芯片的高端替代。以中科昊芯为代表的国产DSP芯片公司找到了一条不错的国产替代路线，但打破寻衅不小，也须要耐心。
国产替代浪潮下打破三大巨子的统治
“不管哪个领域，不管高端还是中低端，芯片的国产替代最难的都是运用生态。”李任伟认为，“之前海内的用户纵然想用海内的芯片，也没有选择。”
如今，国家大力发展国产芯片家当，并提出了明确目标。2020年8月国务院印发的《新期间促进集成电路家当和软件家当高质量发展的多少政策》提出，中国芯片自给率要在2025年达到70%。
在资金和政策的支持下，包括CPU、GPU、FPGA、DSP在内的国产芯片迎来了巨大的发展机遇，中科昊芯也是在这样的背景下成立。“对付国产替代更急迫的领域，包括DSP在内的国产芯片的自给率提升会更加随意马虎，比如电力和轨道交通等领域。”李任伟说道。
“除了特定的领域，包括工业自动化等市场，海内用户对国产芯片的态度也更加开放。从去年到今年，我们明显感想熏染到客户接管国产新片的意愿越来越强，原谅度也更高了。”
对付许多用户都担心的国产芯片的稳定性问题，李任伟表示中科昊芯的芯片有严格的测试流程，稳定性没有问题。
国产芯片还有一个上风，更能知足海内市场需求。比如越来越受关注的安全性，许多国产芯片都通过硬件的办法增强芯片的安全性。中科昊芯还可以供应定制化的功能，实现更强的安全性。
还有一个不容忽略的机遇，包括TI、ADI、NXP在内的三大DSP芯片巨子都普遍缺芯。DSP芯片并不须要业界最前辈的7nm、5nm工艺，海内的芯片代工厂可以代工，并且芯片的封测大部分也在海内进行。
“如果利用海内成熟的节点，芯片的生产受到的影响会小一些。缺芯对付国产包括DSP在内的国产芯片确实是一个机会。”李任伟说。
小结
与CPU、GPU、FPGA共称为芯片四大件的DSP由于其专用性更强，无论是市场规模还是受关注度都更小。即便如此，DSP的国产替代对付实现芯片的自主可控和高端替代仍意义重大。作为海内为数不多的DSP芯片公司之一，中科昊芯选择的RISC-V指令集能够办理知识产权和运用生态两大寻衅。
但正如李任伟对雷锋网所说，“从最开始定义产品，我们的目标就很明确，同等档次的产品要比国外巨子的DSP性价比更高。要达成这个目标的难度挺大。”
值得光彩的是，中科昊芯去年和今年都有融资，得到了成本的认可，客户目前的反馈也非常正面。
保持耐心，捉住机遇，国产芯片的未来值得期待。
