2022年9月19日--面對全球RISC-V晶片開發熱潮,以及智慧車與電動車晶片需求持續增加,如何透過RISC-V架構開發車用客製化晶片,提升車用AI運算效能,並降低能耗,已成為車用晶片近年來開發新主流。為讓海內外科技產業人士了解RISC-V最新發展與台灣開發RISC-V晶片技術能量,台灣RISC-V聯盟(RVTA)在9月15日SEMICON TAIWAN展期間,於雅悅會館南港旗艦館舉辦2022 RISC-V Taipei Day年度實體活動。
台灣RISC-V聯盟表示,本次會議由聯盟會長暨力晶科技總經理王其國、SEMI國際半導體產業協會資深總監蘇貞萍擔任開場嘉賓,並邀請RISC-V International執行長Calista Redmond、RISC-V International董事暨晶心科技董事長林志明、Intel Foundry Services, RISC-V Enablement部門高階總監Gary Martz、晶心科技總經理暨技術長蘇泓萌、SiFive產品行銷資深經理林宗民、Imagination技術總監許丁堅、Microchip資深嵌入式系統工程師張長軒、DIGITIMES分析師兼研究經理羅惠隆等專家,從RISC-V普及情況、產業採用現況、Intel在RISC-V生態系支援能量、RISC-V晶片開發趨勢、車用RISC-V處理器架構、高效能車用AI RISC-V晶片架構、高效率FPGA RISC-V晶片技術,到大國博弈 RISC-V獲益分析等面向,發表專題演講,深入分析RISC-V架構在導入智慧車與電動車產業實際可行策略,包括晶心科技、DIGITIMES、Microchip、Imagination、SiFive等廠商,也都在現場攤位同步展示多款RISC-V核心晶片與採用RISC-V為核心的智慧科技產品,以及最新科技產業研究報告,反應非常熱絡。
王其國:RISC-V是未來市場主流之一 車用電子將是重點發展領域
台灣RISC-V聯盟會長暨力晶科技總經理王其國在致詞時表示,RISC-V肯定成為全球未來市場主流之一,不僅獲得業界認可,並且快速成長。今年二月Intel推出10億美金新創基金,打造包括RISC-V在內的晶圓代工生態系,晶心與SiFive也都參與在其中。RISC-V International統計,RISC-V到今年已累計超過一百億顆出貨量,比別的CPU架構進展更快。最近宣布的是阿里巴巴的平頭哥無劍600平台,最高執行頻率可達2.5GHz,毫無疑問是HPC運算架構。AI運算更是RISC-V近來熱門應用,在今年Hot Chips論壇,新創公司Untether所發表的speed AI架構,擁有 1,400 多個 RISC-V 的AI計算核心,稱為 Boqueria,在AI Influence的每W推論算力比市場上技術領先的GPU高出15倍。代表RISC-V架構應用上沒有受到限制,一樣可以發展HPC應用與AI運算能力。
王其國指出,電動車興起帶動車用晶片需求,車用電子是RISC-V架構晶片未來發展重點。以Intel的Mobileye EyeQ Ultra為例,裡面就使用了12個RISC-V核心;日本大廠的Renesas,跟晶心與SiFive也都有合作,將開發內建RISC-V核心的車用晶片。
Calista Redmond:RISC-V應用情境可說是無所不在
在Keynote議程中,由RISC-V International執行長Calista Redmond,以「RISC-V EVERYWHERE」為主題,介紹RISC-V的快速成長力道,到2025年之前,年複合成長率高達114.9%,並有研究報告指出,預估到2025年,將有28%的IoT設備、12%的工業應用裝置、10%的車用環境設備,會採用RISC-V架構晶片。
Calista也點出,包括晶心與Imagination在內,都已經有廠商陸續推出通過車規ISO 26262驗證的RISC-V晶片,而相關研究報告也指出,預估2022年RISC-V在車用多核心晶片市場將高達57億美元,高階車用RISC-V晶片也預估在2027年達到8.19億美元,市場規模可期。
林志明:RISC-V指令集持續增加 RISC-V設備可運算內容更多元化
第二場Keynote議程,則是由晶心科技董事長暨執行長林志明,同時也是RISC-V International董事會成員,以「RISC-V 勢不可擋」為主題,指出RISC-V International已經在2021年通過16個規格與指令集,等於增加超過40指令集模組,2022年上半年又通過包括E-Trace在內的4個規格與指令集,表示RISC-V的指令集會越來越完整,可以運算的內容就更多元化。
林志明表示,以AI運算來說,透過Vector指令集可以有效且加速處理CNN(卷積神經網路)運算;利用Hypervisor規格,則可以在RISC-V設備當中導入虛擬機功能,讓設備多工運作更有效率;搭配Scalar Cryptography指令集,更可以提升RISC-V設備的安全性。
在最新應用領域方面,林志明指出,包括SSD通道控制器、5G OpenRAN小型基站、AI伺服器Vector處理器等,都是近年來RISC-V新增的應用領域。至於最熱門的車用領域,晶心也將正式推出通過車規認證的RISC-V CPU解決方案。
Gary Martz:IFS提供完整資源協助RISC-V架構產品快速商業化
Intel Foundry Services, RISC-V Enablement部門高階總監Gary Martz,以「Intel Investments in the RISC-V Ecosystem」發表專題演講,介紹IFS在RISC-V方面的投資,包括單晶片架構、開放式軟體架構,提供軟體與硬體方面的資源,並且導入10億美金規模的策略性合作創新基金,協助RISC-V新創廠商快速發展。
Gary也分享Intel在晶圓代工方面的能量,可以透過Wafers(晶圓代工)、Chiplets(小晶片架構)、Packaging(封裝)、Software(軟體)等四個面向,協助合作夥伴快速量產商用規格的RISC-V產品。尤其是在小晶片架構下,RISC-V廠商可以搭配小晶片互連產業聯盟(UCIe),讓RISC-V架構晶片與其他不同功能的小晶片整合在一起,能有效提升晶片運算效率,縮短晶片開發時程。
蘇泓萌:RISC-V架構可降低系統運算耗電量 晶心提供車規等級處理器核心供業者開發使用
晶心科技總經理暨技術長蘇泓萌博士在專題演講中表示,RISC-V架構對於低資料運算量的應用環境當中,可以提供比競爭對手有更低功耗的表現,而且即使在需要高效能運算的環境當中,RISC-V架構一樣可以降低系統運算耗電量,並且使用者可以依照不同需求,堆疊不同功能的RISC-V指令集與規格,讓大量資料處理過程可以更有效率。有不少領域都已經導入RISC-V架構,包括行動AP、AIoT與車用、儲存、5G網路、資料中心應用等,可說是應用範圍相當廣。
因應電動車與智慧車的需求,使得車規晶片的要求快速增加。針對車規晶片的開發要求,晶心科技在2020年就取得ISO 26262 ASIL-D的開發認證,這對於想要開發車用晶片廠商來說,開發認證非常重要。針對車規級晶片市場,晶心科技推出N25F-SE處理器核心,可以有效避免系統性與隨機性硬體錯誤,並即將取得ISO 26262 ASIL-B認證。
林宗民:RISC-V架構可應用到從MCU到高效能運算等各種垂直應用市場
SiFive產品行銷資深經理林宗民在專題演講中指出,RISC-V的開放式架構設計,可以讓使用者透過單一開放式指令集架構(Open ISA),從簡單的MCU運算環境,一直應用到高效能運算(HPC),甚至到各類AI運算,因此SiFive也將RISC-V架構產品線,從入門的Essential系列32/64位元處理器,到高效能Performance系列的64位元應用程式處理器,以及內建AI運算的Intelligence系列處理器,提供從嵌入式系統到HPC運算完整產品線。
林宗民表示,由於汽車產業近年來朝電動化與智慧化發展,因此軟體定義汽車(Software Defined Car,SDV)已成為汽車產業新趨勢,而且汽車電子電氣架構也從功能域體系架構(Domain Architecture)轉換變成區域體系架構(Zonal Architecture)發展,所以SiFive的車用晶片也提供ISO 26262車規等級規範產品,不僅可以依照不同需求提供32位元嵌入式處理器核心與64位元高速運算處理器核心,並且內建多核心、AI運算、虛擬機、資安等功能,以符合車規市場需求。
許丁堅:Imagination提供異質運算一站式開發架構 可加速廠商導入RISC-V架構
Imagination技術總監許丁堅在專題報告中指出,不少廠商開發RISC-V架構SoC單晶片,最擔心的問題就是如何整合不同架構IP核心,也就是RISC-V異構需求(CPU整合GPU、AI加速IP),對此,Imagination推出RTXM-2200高度可擴充、功能豐富、設計彈性的嵌入式解決方案,可簡化開發RISC-V產品的過程,並且依照廠商需求將GPU、AI運算與聯網功能,整合至系統單晶片中,可應用範圍包括網路解決方案、數據封包管理、儲存控制器、用於AI攝影機和智慧電表的感測器管理等等。
許丁堅表示,Imagination是車用HMI 解決方案的領先技術供應商,在資訊娛樂和數位儀錶板擁有數十年經驗,因此針對車用晶片對於高效能運算需求,也同步提供支援Functional Safety的高效能運算IP,並且能透過異質運算(Heterogeneous Compute)一站式設計服務方式,將不同運算架構整合在一起,讓廠商能直接在單晶片架構當中,就能夠提供即時運算核心、高效能運算核心、高效率低功耗AI運算核心、高速乙太網路介面核心等功能。如此一來,廠商不僅能針對車用、手機與消費性產品、資料中心與桌上型電腦、行動運算,設計適合的晶片,也可以有效縮短設計時間與開發成本。
張長軒:PolarFire SoC等級FPGA可加速RISC-V單晶片設計 低能耗特性可確保運作穩定
不少廠商在開發RISC-V架構單晶片時,最大的問題是無法進行驗證,對此,Microchip資深嵌入式系統工程師張長軒介紹PolarFire SoC FPGA,是業界第一款採用支援RISC-V的SoC等級的FPGA,跟ASIC的SoC比較,最大的優點是硬體方面可以動態編程,便於廠商進行開發驗證。此外,PolarFire SoC等級的FPGA跟其他家FPGA方案相比,不管在功耗、安全性、穩定性上也都具有優勢,尤其是工作溫度,PolarFire SoC的能耗比業界同類產品要低50%,包括不再需要風扇和散熱器,因此可以確保模組長時間運作穩定性。
針對RISC-V架構單晶片開發,Microchip有提供通用型應用PolarFire SoC FPGA Icicle Kit,以及與影音處理相關的PolarFire SoC FPGA Video Kit,廠商可以依照不同需求做選擇。在現場,Microchip也帶來多種實際執行示範應用展示,包括非同步多重處理(AMP)、在Linux當中執行OpenVX等,展示PolarFire SoC FPGA可以依照廠商開發目的不同,選擇不一樣的程式執行模式。
羅惠隆:RISC-V架構中立角色可提高中國半導體產業接受度
DIGITIMES分析師兼研究經理羅惠隆,透過從亞洲半導體供應鏈50大調查報告(Asia IC50)中,分析亞洲各國半導體局勢與競爭優勢,及次領域(設備、設計、製造、封裝等)在半導體產業的變化,進而找出RISC-V在亞洲發展之可能面向與未來市場趨勢。
羅惠隆認為,綜觀亞洲市場來說,中國半導體產業持續在崛起,在半導體CPU平台架構中,由於Arm之前差一點被美國公司收購,因此中立性的RISC-V,在中國產業的接受度便大幅提升,再加上台灣與中國在半導體業務上合作相當密切,因此對於台灣半導體業者(包括IC設計與晶圓代工),RISC-V生態系是相當重要的一環,也建議台灣半導體業者持續在RISC-V方面投注相關資源。
專家座談:RISC-V的開放特性與開放式指令集架構將是RISC-V快速發展的關鍵優勢
最後Panel Discussion邀請到成功大學助理教授黃敬群,與多位講師進行專家座談,並就RISC-V架構優缺點與RISC-V切入車用晶片之應用進行交流。綜合多位專家觀點,皆認為RISC-V的開放特性與開放式指令集架構,將是RISC-V快速發展的關鍵優勢,對比各種成熟CPU架構生態系來說,RISC-V生態系仍需要持續建置,才能確保RISC-V未來發展不會受到限制。
針對RISC-V在車用晶片的商機,與會專家也認為,由於RISC-V架構對於加速晶片AI運算有優勢,再加上車用資安規格要求陸續導入到RISC-V架構當中,面對未來智慧車與電動車的趨勢來說,RISC-V架構晶片相當具有能耗與成本競爭優勢,只要能提升RISC-V車用晶片開發與驗證效率,相信對於車用晶片廠商來說,RISC-V架構是非常不錯的選擇。
參考圖說:台灣RISC-V聯盟表示,2022 RISC-V Taipei Day成功舉辦,與會專家共同分享RISC-V在智慧車與電動車發展策略與趨勢。圖為與會來賓合影,由左至右依序為:DIGITIMES分析師兼研究經理羅惠隆、Imagination技術總監許丁堅、SEMI Taiwan資深總監蘇貞萍、RISC-V International董事暨晶心科技董事長林志明、臺灣RISC-V聯盟會長王其國、臺灣RISC-V聯盟副會長黃振昇、SiFive產品行銷資深經理林宗民、Microchip資深應用工程師張長軒、成功大學助理教授黃敬群。