RISC-V創新應用百花齊放 中國MCU業者積極佈局

作者 : 兆易創新(GigaDevice)供稿

在開源與缺貨「並存」的產業生態下,基於RISC-V核心的MCU應用創新進一步提速,並在中國市場中持續湧現一大批具有代表性的廠商。

近幾年,開源指令集RISC-V在半導體業界風行,隨著RISC-V指令集的潛力被進一步挖掘,RISC-V架構被廣泛應用於MCU、加速器、CPU、人工智慧(AI)晶片、伺服器晶片甚至於GPU。自誕生11年以來,RISC-V生態已經初顯成效;一方面,RISC-V國際基金會高效運作,目前已有來自全球70個國家、超過2,300家成員,不斷積極參與生態建設,貢獻性能更強勁的處理器核心、綜合易用且成熟穩定的軟硬體開發平台等;另一方面,基於RISC-V核心晶片的產品應用全面開花,正在賦能伺服器和資料中心、5G通訊、無線連接、汽車電子、消費電子、物聯網裝置、AI、機器學習(ML)、邊緣運算等眾多領域。

根據Semico Research在2020年11月的市調報告,RISC-V核心針對主流的終端應用已經取得重大進展,預計2020~2025年RISC-V核心的年複合成長率(CAGR)是114.9%,其中增速最快的是汽車市場,可望實現274.3%的年複合成長率。在開源與缺貨「並存」的產業生態下,基於RISC-V核心的MCU應用創新進一步提速,並持續湧現一大批具有代表性的廠商。

 

RISC-V基金會CEO Calista Redmond分享Semico Research產業預測。

 

MCU業者積極拓展RISC-V產業生態

疫情以來,在供應鏈緊缺,以及當地語系化轉型的背景下,全球市場的晶片缺貨常態從汽車產業全面蔓延至工業、家電、消費等多個領域。隨著業界各家的產能調配,部分晶片的生產、供貨逐漸恢復正常,其中優先拿到產能的晶片類型無疑是MCU。

回顧這場MCU缺貨潮,率先打開產能並保障供貨的代表廠商正是兆易創新。2021年兆易創新迎難而上,換擋加速,在保障供應鏈之後出貨量可望持續提升;截至目前,GD32系列MCU累計出貨量更是超過8億顆,成績斐然!此外,兆易創新也在積極拓展工業、汽車領域的客戶合作,攜手戰略客戶簽署長期供貨承諾,以多產線的資源配置和靈活調配、穩定的供貨保障,並積極佈局全球服務網路。

在「出貨8億顆」優異成績的背後,是兆易創新自2013年起長期耕耘MCU領域的龐大研發投入與市場推廣。GD32 MCU聚焦32位元通用型微處理器市場,為通用市場及細分垂直市場提供28個系列、近400個型號、豐富全面的產品組合,除了涵蓋最新的入門級、主流型、高性能等應用開發需求,而且MCU核心也從一開始主流的Arm Cortex-M系列,不斷拓展到最新的RISC-V核心。不難看出,面對新型應用需求和歷史性發展機遇,GD32 MCU以RISC-V核心來建構全新的開源產業生態,已經走出了值得探索的全球化發展創新之路。

降低用戶開發難度才是王道

在鞏固傳統優勢的Arm Cortex-M核心MCU市場之外,兆易創新也在積極探索基於RISC-V架構的創新設計。RISC-V是一項開放處理器架構技術,基於精簡指令集(RISC)的開源指令集架構(ISA)實現,被業界寄予打破專利壁壘的厚望,受到了全球半導體公司的普遍關注。兆易創新GD32VF103系列是全球首個基於RISC-V核心的32位元通用MCU產品,其處理器核心擁有先進的微架構設計以權衡性能和面積的要求,特別適合物聯網以及其他超低功耗場景應用。在2019年推出就受到了全產業的關注,並在德國紐倫堡舉辦的國際頂級展會Embedded World 2020上囊括全場唯一的最佳硬體產品大獎。

GD32VF103系列MCU擁有主流型的運算主頻、可選配置的片上快閃記憶體和SRAM緩存、gFlash專利技術支援核心訪問快閃記憶體高速零等待,應對高階運算和高速資料處理挑戰的內建除法器、乘法器和加速單元,可用於向量控制的高階計時器,以及豐富的周邊介面,在硬體安全方面也加入了眾多重要的設計,如應用程式碼的精準隔離保護、防止側通道攻擊、一系列的硬體加密演算法的加速,以及安全引導功能等,從硬體層面保證系統安全性。GD32VF103系列可提供4種封裝,14個產品型號。所有產品均符合工業級高可靠性和溫度標準,並提供至少十年的持續供貨保證。

 

GD32VF103系列MCU擁有豐富的片上整合資源。

 

GD32VF103系列MCU提供從晶片到程式碼庫、編譯環境、除錯工具、開發套件、成套解決方案、嵌入式作業系統等豐富全面的開發生態支持,幫助開發者輕鬆上手使用,目前已成為主流的RISC-V MCU之選。

目前,不少MCU廠商仍在使用自主研發的處理器核心,甚至也有多種核心整合在單顆晶片的情況,在國際貿易爭端的烏雲籠罩下,開源開放的RISC-V架構是當下IC產業最熱的話題。兆易創新一方面立足於Arm核心的MCU,另一方面也是全球首家推出RISC-V 32位元通用MCU的廠商。事實上,Arm核心和RISC-V核心並不是一個衝突的對立關係,而是互為補充的差異化共生,傾向於開放架構的客戶會更青睞RISC-V。兆易創新在定義新產品之初就為客戶考慮周全,協助客戶抹平不同核心產品的使用差異,讓使用Arm平台的客戶可以輕鬆地切換到RISC-V平台。RISC-V核心系列與Arm核心的MCU在硬體上pin-to-pin相容,軟體程式碼移植也非常簡便,客戶無需改板即可完成方案的替換。

兆易創新作為全球首家推出RISC-V MCU的廠商,後續還將不斷完善RISC-V產品線,推出各類高性能、低成本、多模無線連接的RISC-V MCU,為RISC-V技術提供更廣闊的發揮空間。

持續耕耘RISC-V市場

目前,RISC-V產業生態正處於快速發展的爬坡階段,圍繞RISC-V開發生態已準備就緒,開發者可以使用豐富完整的開發工具和程式碼庫輕鬆實現設計構想。

兆易創新提供了一系列基於GD32V系列產品的開發板,開發者可以在GD32MCU技術網站下載對應的韌體庫,測試晶片所有周邊的功能,同時可以快速便捷地修改示例程式碼並建構新專案的軟體發展。

在整合式開發環境(IDE)和除錯工具方面,業界頂尖的開發工具廠商都已接入了GD32 MCU的RISC-V開發生態,用戶可以依照使用習慣和需求進行自由選擇。來自多家全球知名的市場領導廠商提供了IDE和工具選擇,包括Huawei IoT Studio、SEGGER J-Link V10及Embedded Studio、IAR I-Jet及Embedded Workbench等。

 

持續投入RISC-V產業生態。

 

對於大型編譯器、燒錄工具、IDE等開發環境而言,使用的開發者越多,軟體本身的演進就會越成熟、越穩定,也越容易讓開發者上手。在2019年GD32 RISC-V MCU新品發佈會上,德國SEGGER親臨現場並宣佈SEGGER所有工具已完全支援GD32 RISC-V MCU系列。2020年,GD32與瑞典IAR Systems共同推出了深度客製的RISC-V開發套件。業界大咖和主流工具廠商都在積極地為RISC-V MCU提供支援,也表現出對於RISC-V技術,以及GD32的重視和認可,這些都是RISC-V MCU獨特的先天優勢。目前,兆易創新在嵌入式軟體、IDE&除錯下載工具、開發板等方面已經有很好的累積,並積極拓展更多的合作夥伴工具,不斷完善開發生態,從而加速設計週期,協助客戶易於創新。

 

GD32和IAR Systems聯合推出的RISC-V開發套件。

 

除了評估板和開發套件之外,兆易創新和合作夥伴一直在持續推出各種基於RISC-V MCU的功能演示和解決方案:

  • 騰訊TencentOS-tiny物聯網開發板目前已支援GD32 MCU全系列產品,其中包括全球首個基於RISC-V核心的32位元通用MCU,透過TencentOS-tiny打通端到騰訊雲,適配各種物聯網場景應用開發,加速產品落地。

 

TecentOS-Tiny IoT開發板。

 

  • Seeed Studio GD32 RISC-V開發板基於GD32VF103系列MCU,擁有豐富的I/O資源、片上快閃記憶體、通訊介面等。該開發板還支援「TFT eSPI」庫,搭配LCD套件可以輕鬆實現各種顯示效果、圖形和羽量級GUI。這也是Seeed首款運作GUI的RISC-V開發板。

 

Seeed Studio GD32 RISC-V開發板。

 

  • 作為GD32大學計畫持續深化的成果,由兆易創新與大學聯合開發的智慧車可以避障、環繞、加速,做各種控制。其電路板設計基於RISC-V核心的GD32VF103,其目標應用場景包括智慧配送、智慧倉儲等。

 

智慧車方案。

 

  • 此外,IAR正在積極準備基於GD32VF103的BLDC馬達+ LCD顯示器方案,這套全新升級的開發套件整合了I-Jet除錯工具,預計將於2021年12月在美國舉辦的RISC-V年度峰會上正式推出。同時,搭載兆易創新主控MCU和電源管理晶片的馬達驅動開發平台也將在2021 RISC-V峰會上正式亮相。

在嵌入式作業系統方面,包括μC/OS II、FreeRTOS、RT-Thread、Huawei LiteOS、TencentOS Tiny、OneOS等也已全面適配RISC-V MCU並可以直接連接至雲端。

兆易創新透過聯合MCU產業鏈上的合作夥伴,包括軟體、中介軟體、整合式開發環境、除錯下載工具、終端解決方案等在內的上下游廠商,提供開放式的平台,豐富基於GD32 MCU的協力廠商解決方案。兆易創新是第一家將RISC-V通用MCU真正落地的晶片企業。

引領RISC-V MCU產業格局發展

兆易創新積極參與世界各地的大學專案,與大學教授合作,編寫技術培訓材料和書籍,支持並贊助學生競賽,與大專院校共建聯合實驗室。目前已出版業界第一本選用GD32VF103系列晶片作為介紹主題的技術叢書,後續更多教育叢書還在緊鑼密鼓地準備中。

此外,兆易創新加入了包括RISC-V國際基金會、中國RISC-V產業聯盟,以及中國開放指令生態(RISC-V)聯盟等在內的各種標準化聯盟和組織,在全球關鍵的展覽和研討會上推廣RISC-V技術,推動RISC-V生態建設的規範化發展。今年11月和12月,兆易創新將先後參加RISC-V國際基金會在東京和美國舉辦的RISC-V Days和RISC-V Summit,屆時將會有資深銷售主管和工程師進行主題演講,並展示一系列基於GD32V系列的最新演示樣機。後續報導敬請關注GD32MCU.com

本文同步刊登於《電子工程專輯》雜誌2021年11月號

 

 

 

 

 

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