雷峰網(wǎng)按：始于2016年的“全球人工智能與機器人大會”（GAIR），歷經(jīng)五年，見證數(shù)次潮水的轉(zhuǎn)向，成為目前為止粵港澳大灣區(qū)人工智能領域規(guī)模最大、規(guī)格最高的學術(shù)、工業(yè)和投資領域跨界盛會。

在12月10日舉辦的第六屆全球人工智能與機器人大會（GAIR 2021）“集成電路高峰論壇：國產(chǎn)高端芯片之路”論壇上，多位業(yè)界大咖分享了RISC-V在中國MCU、DSP、AI邊緣芯片等方面的應用與發(fā)展。

中科昊芯創(chuàng)始人兼董事長李任偉為我們帶來了《全球首款RISC-V DSP芯片在工業(yè)領域的實踐與突破》主題演講，分享了整個RISC-V芯片領域的最新進展，以及中科昊芯在RISC-V DSP芯片研發(fā)、應用方面的最新成果。

李任偉在演講中提到2020年我國DSP芯片需求超過34億顆，但國內(nèi)生產(chǎn)的DSP不到1億顆，當中的巨大缺口源于美國芯片巨頭們對于DSP領域規(guī)則制定及生態(tài)的把控，令過往其他玩家鮮有機會。

而開源的RISC-V為國產(chǎn)DSP芯片的突破帶來了新機遇，李任偉認為，基于RISC-V研發(fā)DSP芯片，能夠在解決知識產(chǎn)權(quán)問題的同時也解決應用生態(tài)問題，是一條可行的新路——而中科昊芯正走在這樣一條新路上。

據(jù)了解，中科昊芯2016年開始RISC-V處理器核的研發(fā)，2019年開始專注于RISC-V DSP的研發(fā)，目前已陸續(xù)推出數(shù)款RISC-V DSP芯片，并與白色家電、工業(yè)變頻等領域的頭部客戶達成合作，出貨量達數(shù)十萬顆規(guī)模。

以下為李任偉現(xiàn)場演講的全部內(nèi)容，雷峰網(wǎng)作了不改變原意的編輯與整理：

感謝大會的邀請，今天我代表中科昊芯把我們這幾年在RISC-V方面的一些探索和成果與大家進行分享。

RISC-V炙手可熱，自研DSP亟待破局

RISC-V基金會在2015年底正式成立，到今天為止已經(jīng)有來自超過70個國家的2000多位會員。目前全世界范圍內(nèi)累計已經(jīng)產(chǎn)出超過20億顆RISC-V核，從嵌入式汽車到超大規(guī)模的人工智能，從5G到高性能計算，RISC-V在各行業(yè)已經(jīng)得到了廣泛的應用。有機構(gòu)預測2025年全球市場RISC-V核產(chǎn)量會超過600億顆，其中在工業(yè)應用領域會超過167億顆。

在RISC-V基金會官網(wǎng)上可以看到，目前全球范圍內(nèi)RISC-V芯片已經(jīng)有包括SoC、IP以及FPGA等多種形式，目前已經(jīng)有近100款不同門類及型號的RISC-V芯片應用于云端、移動、高性能計算和機器學習等多個產(chǎn)業(yè)，未來將有越來越多的芯片企業(yè)和終端企業(yè)加速在RISC-V方面的布局。

2021年RISC-V在處理器方面也有了很多新的進展：

像英特爾已經(jīng)宣布開發(fā)RISC-V處理器，明年會首發(fā)7納米的RISC-V處理器；國內(nèi)阿里推出號稱全球最強的RISC-V芯片玄鐵910已經(jīng)流暢運行了安卓系統(tǒng)，并宣布開源四個系列的IP核。

高性能的RISC-V處理器方面，還有一個已經(jīng)開源的是中科院推出的香山處理器，第一代的內(nèi)核被命名為雁棲湖，流片測試的效果不錯，名為南湖的第二代內(nèi)核也已經(jīng)在開發(fā)。

而中科昊芯在今年4月份的時候也推出了第一款基于RISC-V的DSP芯片，目前主要應用在工業(yè)領域。

說到DSP，它不像一些ARM架構(gòu)芯片——不管是CPU還是MCU，也不像大家熟悉的FPGA和GPU，其實DSP在各行各業(yè)里面應用還是比較廣泛的，每個人的手機里面肯定都有一個DSP，只是它的存在形式不一定是單芯片，有可能以IP的形式存在。

2020年我國的DSP芯片需求超過34億顆，但是據(jù)統(tǒng)計目前國內(nèi)生產(chǎn)的DSP不到1億顆，這中間有著巨大的缺口。造成缺口的原因是什么？是DSP基本上一直被美國的TI、ADI等公司主導，規(guī)則由他們定義，生態(tài)又比較封閉，不對外授權(quán)，這使得世界上其他的玩家不太好進行DSP產(chǎn)品的開發(fā)。

RISC-V+自研DSP指令，中科昊芯的DSP研發(fā)之路

中科昊芯核心團隊已經(jīng)十幾年從事DSP以及通用處理器的研發(fā)，在處理器的設計、驗證、平臺方面積累了比較豐富的經(jīng)驗。入局RISC-V之前我們也自主設計過ARM核，現(xiàn)在RISC-V的核同樣是自主研發(fā)的。

2016年開始中科昊芯就已經(jīng)在進行RISC-V處理器和RISC-V核的研究。2019年1月獲得投資后開始公司化的運營，專注于做數(shù)字信號處理器也就是DSP的研發(fā)。后來又分別在2020年、2021年初獲得了九合創(chuàng)投、紅杉中國和立創(chuàng)商城的投資。去年年底發(fā)布了兩款RISC-V DSP產(chǎn)品，今年成功量產(chǎn)供貨。

中科昊芯在RISC-V研發(fā)方面最主要的成果之一是研發(fā)出了H28x RISC-V DSP核，我們采用RISC-V最基礎的47條指令，再結(jié)合自研提取的近百條DSP指令，最終完成了H28x RISC-V DSP核的研發(fā)。

至于為什么用47條指令？這是RISC-V基金會要求的必須選項。只要使用47條指令，基本上生態(tài)開源的很多東西都能夠用起來，有了這個基礎我們后面做的很多工作都會比較方便。

這也是H28x DSP核的特點，基于RISC-V開源指令集架構(gòu)，再加上我們自研的專有DSP指令集，既能夠突破知識產(chǎn)權(quán)方面的問題，也能夠解決應用生態(tài)問題。

H28x DSP核其實是數(shù)學型的優(yōu)化型內(nèi)核，計算能力有很大的增強。通過我們的優(yōu)化，這款內(nèi)核在矢量計算、變換、邊緣化三角函數(shù)等數(shù)學運算上較國外同類型號有比較大的提升

打破巨頭壟斷，HX2000系列橫空出世

基于H28x的DSP核我們又研發(fā)出了Haawking HX2000系列DSP芯片。由于整個DSP市場都已被國際巨頭所壟斷，我們?yōu)榱丝焖偾腥胧袌?，必須開發(fā)出對標的產(chǎn)品并在性能上全面超越競品，當然硬件上為了用戶使用替換方便，我們?nèi)圆捎酶鷩H友商同型號的封裝可以直接替換，橫向?qū)薃RM M4在成本和功能上也具有優(yōu)勢。

目前已經(jīng)量產(chǎn)的型號是HXS320F28027和HXS320F28034，另有多款產(chǎn)品正在研發(fā)當中，這些型號陸續(xù)都可以實現(xiàn)量產(chǎn)，基本上覆蓋了友商DSP 90%以上的應用市場。

提到目前已量產(chǎn)的HXS320F28027和HXS320F28034，下圖可以看到主頻比友商提高較多，片上的存儲——不管是Flash、SRAM還是ROM都比友商高很多。為了滿足國內(nèi)客戶的需求，我們增加了eQEP、DMA等，友商有的一些優(yōu)秀特點我們也得以繼承并進一步發(fā)展，所以在高精度的PWM、ADC等方面有非常優(yōu)異的表現(xiàn)。

用途方面，HX2000系列是面向工業(yè)控制等領域?qū)I(yè)的DSP，它在數(shù)學函數(shù)支持方面有比較優(yōu)異的特性，同時有比較豐富的實時控制的接口，也有比較完整的軟件。工業(yè)芯片不單單對性能有要求，對芯片的可靠性、環(huán)境適應性也提出了比較高的要求。

除了芯片本身對于數(shù)學函數(shù)的支持優(yōu)化，我們還提供了一整套的函數(shù)庫、算法庫，通過軟硬件結(jié)合的方式進一步挖掘芯片的性能，經(jīng)過軟硬結(jié)合的加持，對比國外競品HX2000系列的運行速度提升在50%到110%不等。

下方展示的是HX2000系列提供的實時控制外設類型，有增強型的脈寬調(diào)制模塊、增強型的捕獲模塊，有高性能的HRPWM和HRCAP模塊，也有各種常用接口。新開發(fā)的產(chǎn)品會增加eCAN，一部分面向的是需要快速切入用戶的存量市場，另一部分則是面向增量市場。

這些實時外設具備專業(yè)化的設計，功能全面可以適應各類算法，并且盡可能地硬件化以減少軟件的配置。另外在現(xiàn)有產(chǎn)品的基礎上，我們還將與國內(nèi)的頭部企業(yè)一起定義一些更加滿足國內(nèi)市場需求的領域?qū)Ｓ卯a(chǎn)品。

當然DSP只有芯片本身是遠遠不夠的，還必須有完整的集成開發(fā)環(huán)境。中科昊芯通過一段時間的積累以及與行業(yè)客戶的深度合作，為了讓用戶比較快速地上手，我們開發(fā)了一個HAAWKING IDE，目前采用了SEGGER的實時運行庫，對代碼容量有非常大的提升。

下方是HAAWKING IDE的界面圖，基于開源的Eclipse開發(fā)。當然我們并不是將開源方案拿來就用，還增加了近百條DSP指令，經(jīng)過大量的優(yōu)化、修改、調(diào)試，最終才做出一個性能各方面比較穩(wěn)定、對用戶比較友好的IDE，包括連接器、調(diào)試器，目前用戶反饋都還不錯。

Flash燒寫方面我們也提供了串口燒寫，Haawking HX-Flasher可以支持串口燒錄、加密解密、OTP燒寫、量產(chǎn)燒錄，跟國內(nèi)幾家離線下載器的開發(fā)商有合作，可以同時支持一拖二、一拖四、一拖八的離線下載。

下面是幾個領域應用方案的簡單舉例：

首先是步進電機方案，中間這臺是基于中科昊芯方案的電機，由右下角的正弦波可以看到整體的振動、噪聲相比競品較小，且輸出力距準確，可調(diào)范圍大；該方案已經(jīng)導入數(shù)十家用戶的供應鏈。

下圖是直流無刷電機的方案：

下圖是伺服系統(tǒng)的方案，啟動非常平滑，響應速度快，定位準確，而且抖動的力距效果也非常好。

目前Haawking DSP芯片應用的領域主要是在白色家電、工業(yè)變頻、伺服系統(tǒng)、數(shù)字電源還有儲能方面，在上面所列的每一個領域，我們也都跟領域內(nèi)的頭部客戶開展合作，產(chǎn)品導入多家頭部客戶的供應鏈。

由于產(chǎn)品今年剛剛面市，也受今年供應鏈產(chǎn)能所限，目前的出貨量大約在幾十萬顆的規(guī)模，明年可能會有比較大的提升。

感謝各位。

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