RISC-V推動(dòng)MCU產(chǎn)業(yè)變革帶來巨大變化

隨著AIoT的時(shí)代的到來，MCU產(chǎn)業(yè)發(fā)展也呈現(xiàn)出了如下趨勢。

一，32位MCU逐漸成為主流。雖然至今8位MCU雖然在存量市場上有大量份額，但隨著汽車電子，穿戴設(shè)計(jì)等需要更加復(fù)雜控制和需要一定運(yùn)算能力的應(yīng)用驅(qū)動(dòng)，32位MCU在2018年通用MCU出貨量便已經(jīng)占據(jù)了60%以上，并且這一比例在持續(xù)增加。

二，應(yīng)用定義MCU。AIoT的最大的特征就是應(yīng)用場景多，一類場景里又包括傳感器，連接控制，數(shù)據(jù)處理，智能決策等。每個(gè)場景對系統(tǒng)的功能，性能，安全，可靠性，功耗的需求不同，因此對應(yīng)用于不同場景的MCU提出了面向領(lǐng)域的差異化需求。另外AIoT的一個(gè)特征就是市場變化快，因此MCU產(chǎn)品隨著市場需求迭代的速度也變得比以往要快。

三，智能化勢不可當(dāng)。越來越多的基于語音，圖像和視頻的應(yīng)用如雨后春筍般涌現(xiàn)，例如智能音箱，人臉識別的閘機(jī)于支付終端等，對于這類應(yīng)用，一線MCU企業(yè)推出了一系列兼具高性能和低功耗，并且?guī)SP, 矢量，或針對特定算法的加速單元的產(chǎn)品。但受到架構(gòu)，功耗和算力的限制，MCU目前更加側(cè)重輕量級智能應(yīng)用。

四，安全性迫在眉睫。由于人臉，指紋，聲紋等在支付，電子鎖等應(yīng)用里廣泛使用。另外就是物聯(lián)網(wǎng)的連接數(shù)量的增多讓用戶的私密的數(shù)據(jù)多了泄露的渠道，因此對于數(shù)據(jù)處理和傳輸安全的要求迫在眉睫，因此對于MCU的安全設(shè)計(jì)成了剛需。

而目前整個(gè)MCU的現(xiàn)狀則是產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重，價(jià)格也逐漸走低。由于絕大數(shù)32位MCU基于ARM內(nèi)核，導(dǎo)致了產(chǎn)品定義難以做到差異化，而同質(zhì)化產(chǎn)品的競爭導(dǎo)致了價(jià)格逐漸走低，雖然促進(jìn)了32位MCU的普及，但也給MCU公司對于未來產(chǎn)品規(guī)劃，定義和設(shè)計(jì)提出了更高的挑戰(zhàn)。

面對這趨勢和現(xiàn)狀，各家MCU公司如何才能在有效的時(shí)間窗口推出滿足市場需求差異化的產(chǎn)品呢?如何才能真正的抓住AIoT時(shí)代的脈搏，從賽道中勝出呢?

RISC-V是歷史發(fā)展規(guī)律的產(chǎn)物

縱觀MCU的發(fā)展歷史，當(dāng)70年代MCU初現(xiàn)到2000年初期，包括Intel, TI，摩托羅拉，NEC等，各家的MCU產(chǎn)品都具各自處理器指令集架構(gòu)和微架構(gòu), 并需要自建軟硬件生態(tài)，由于生態(tài)建設(shè)周期長，投入大，這種資源分散的局面導(dǎo)致這個(gè)階段的發(fā)展非常緩慢。到2004年ARM Cortex-M系列的出現(xiàn)，意法半導(dǎo)體于2007年推出首款基于Cortex-M3的MCU產(chǎn)品系列STM32，得益于相對統(tǒng)一的處理器指令集架構(gòu)和基于ARM的微架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，原本各家MCU公司的身上處理器生態(tài)建設(shè)和維護(hù)的成本大大降低，可以將更多的資源投入到具體MCU產(chǎn)品相關(guān)的應(yīng)用生態(tài)上，隨著2008年物聯(lián)網(wǎng)和汽車智能化的趨勢的驅(qū)動(dòng)下，基于Cortex-M系列的32位MCU得以在這十年間迅速普及，但于此同時(shí)帶來了同質(zhì)化的問題，各家MCU公司基于ARM的公版處理器難以做出有差異化的產(chǎn)品，競爭便主要集中在價(jià)格層面。

但隨著AIoT逐漸走向成熟和大規(guī)模應(yīng)用，面對這一新時(shí)代豐富的”碎片化”場景，對于MCU的需求從面向傳感器的超低功耗，到面向人工智能的追求極致能效比產(chǎn)生，以及針對安全和高可靠應(yīng)用的特殊MCU，以及各種存在在創(chuàng)新者大腦的各種奇思妙想所帶來的需求，ARM相對封閉指令集架構(gòu)和內(nèi)核研發(fā)速度很顯然無法跟上時(shí)代的需求了。那么為什么不能有一套類似5G，WIFI等國際標(biāo)準(zhǔn)的處理器指令集架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)呢?并且這個(gè)指令集架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)要足夠開放靈活，可以根據(jù)應(yīng)用進(jìn)行裁剪可擴(kuò)展，并讓全世界的人都可以根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域基于這套指令集標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)從通用到專用的各種類型處理器。

于是RISC-V便應(yīng)運(yùn)而生，RISC-V是一種簡單、開放、免費(fèi)的全新指令集架構(gòu)。RISC-V最大的特點(diǎn)是 “開放”，它的開放性允許它可以自由地被用于任何目的、允許任何人設(shè)計(jì)、制造和銷售基于RISC-V的芯片或軟件，這種開放性，在處理器領(lǐng)域是徹底的第一次。另外RISC-V具有技術(shù)上的后發(fā)優(yōu)勢，能夠總結(jié)前人的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，做到設(shè)計(jì)上的先進(jìn)性和相對簡潔。為了適應(yīng)AIoT新時(shí)代的需求，期指令集架構(gòu)具備模塊化和擴(kuò)展性特性，方便適應(yīng)各種應(yīng)用場景。RISC-V時(shí)順應(yīng)了歷史發(fā)展規(guī)律的產(chǎn)物。

隨著2015年RISC-V指令集架構(gòu)開始由國際基金會(huì)維護(hù)，整個(gè)生態(tài)成長迅速，在不到五年時(shí)間內(nèi)，便有了超過350家，遍布28個(gè)國家的會(huì)員單位，包括西部數(shù)據(jù)，三星，臺積電，Microchip, NXP， Google等國際大廠。因此RISC-V也成了名符其實(shí)的國際標(biāo)準(zhǔn)指令集。

RISC-V已經(jīng)具備相對成熟的生態(tài)

RISC-V經(jīng)過幾年的快速發(fā)展，目前RISC-V已經(jīng)具備了相對比較完善的軟硬件生態(tài)，隨著越來越多的軟硬件企業(yè)和愛好者的加入，和ARM的生態(tài)差距逐漸變得微小。

就硬件生態(tài)而言，目前已經(jīng)具備相對完善的內(nèi)核可供選擇，包括開源和商用閉源的能夠?qū)?biāo)ARM Cortex-M到A系列的處理器，除此之外，得益于RISC-V的擴(kuò)展特性，更是可以根據(jù)用戶的實(shí)際應(yīng)用在標(biāo)準(zhǔn)的處理器基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展成為面向領(lǐng)域的處理器產(chǎn)品。

對于軟件生態(tài)而言，在工具鏈層面用戶可以根據(jù)實(shí)際需求選擇基于Eclipse或VSCode的開源的免費(fèi)工具鏈，也可以選擇像IAR, 本土的卡姆派樂的商用工具鏈。對于RTOS而言，選擇FreeRTOS，RT-Thread, 華為的LiteOS，騰訊TencentOS， 阿里AliOS和Zephyr等諸多選擇。另外各家RTOS也提供了豐富的針對物聯(lián)網(wǎng)和行業(yè)應(yīng)用相關(guān)的SDK，可以說軟件配套已經(jīng)非常完善。

RISC-V在軟硬件生態(tài)上的一個(gè)挑戰(zhàn)就是人的使用習(xí)慣，過去很多嵌入式開放人員非常依賴Keil這一的IDE，轉(zhuǎn)到RISC-V的工具鏈上雖然只需要很短時(shí)間，但依然需要有一個(gè)適應(yīng)的過程。不過隨著RISC-V在學(xué)校和職業(yè)教育的不斷普及，越來越多的人了解并使用RISC-V，這樣人的生態(tài)便慢慢建立了起來，相信在不久的將來這些由于習(xí)慣所帶來的挑戰(zhàn)將不復(fù)存在。