今天小編分享的科技經驗：出貨量将突破800億顆，汽車芯片尋找Plan B，歡迎閲讀。
圖片來源：視覺中國
在汽車電子領網域，RISC-V（第五代精簡指令集）開始受到業界關注。
長期以來，占據世界芯片主要市場份額的 CPU 只有 X86 和 ARM 兩種架構，而由美國加州大學伯克利分校的教授大衞 ·帕特森（DavidPatterson）設計的新指令集 RISC-V，讓廠商們看到了更多的可能性。
今年 8 月份，博世、高通、英飛凌、Nordic 半導體以及恩智浦等五家頭部汽車電子芯片公司共同宣布，将投資成立一家基于開源 RISC-V 架構的合資公司。該公司最初的應用重點将是汽車領網域，随後将逐步擴展到移動和物聯網等更廣泛的市場。
然而，RISC-V 有望成為改變芯片設計的新技術的同時，想要大規模 " 上車 "，難度同樣不可小觑。
出貨量将破 800 億顆
在新能源汽車快速發展的過程中，對芯片的需求也在不斷增加。
博世中國執行副總裁徐大全在日前舉辦的 2023 國際汽車電子與軟體大會上透露過一個數字：過去 10 年間，傳統燃油車芯片用量從 400 多片增至 900 多片，新能源汽車用量從 500 多片增至 1500 多片，預計到 2030 年會發展到單車近 3000 片芯片的用量。
在汽車芯片中，中央處理器 CPU 是解釋計算機指令以及處理計算機軟體中的數據，是運算和控制的核心，通俗來講就是 " 大腦 "。
CPU 產品研制主要包含四大環節：芯片設計、生產制造、封裝測試、下遊應用。其中，設計環節是決定芯片功能、性能最為關鍵的研發環節。
在設計中，設計師要根據指令集進行微架構和核心設計，而指令集的先進與否，也關系到 CPU 的性能發揮。
在 2023 國際汽車電子與軟體大會上，倪光南院士指出，CPU 架構在產業鏈上差不多相當于 " 龍頭 " 的位置，有引領的作用，會影響到產業鏈上的各個環節，包括下遊應用。
目前市場上的四大主流指令集為 X86、MIPS、ARM、RISC－V。其中，X86 指令集在 PC 和伺服器領網域占據主導地位，而 ARM 指令集則在移動終端領網域具有絕對優勢。
RISC-V 架構由美國加州大學伯克利分校計算機科學部門于 2010 年發布，中文名稱為第五代精簡指令集 ( Reduced Instruction Set Computing ) ，是一種基于精簡指令集原則的開源指令集架構。
到底有多精簡？長城汽車總工程師曹常鋒在 2023 汽車芯片產業大會上分享過，"X86 的手冊大概有 5000 頁，ARM 的手冊有 2700 多頁，RISC-V 的手冊大概只有 200 頁。"
除了精簡的特點之外，大部分 RISC-V 都是免費開源的。
" 開源降低了芯片的門檻，舉個例子，以前設計一個 14 納米的芯片要花費上億美元的研發，而現在用開源的方式，則會大大降低研發費用。這樣的結果就是以前只有大公司才有能力有資源去做，但現在大量中小企業也可以參與進來。" 倪光南院士解釋道。
與此同時，在他看來，哪怕傳統的 X86、ARM 架構起步更早，在其他領網域應用很成熟，但新的 AI、物聯網、智能網聯車等領網域，它們也不适應，所以這種情況 RISC-V 這種開源架構有它的優勢。
不過，行業内也有一種看法是，一旦涉及自動駕駛、智能座艙等高性能、高算力的 SOC 芯片，利用 RISC-V 架構就較為困難。
對于高性能 RISC-V 能不能與傳統 X86 和 ARM 比，倪光南院士十分樂觀。" 很多相關部門正在研發一些高性能芯片，最新的芯片完全不輸人家，甚至超過人家，但是還沒有做出來，所以這個時間可能是兩三年。"
目前，從 RISC-V 在國際發展的情況來看，全球已經有 70 多個國家和 3800 多個會員在使用。截至 2022 年底，全球基于 RISC-V 的處理器已超過 100 億顆。據 RISC-V 基金會發布的數據預測，到 2025 年 RISC-V 芯片出貨量将突破 800 億顆。
" 過去的 100 億顆，其中 50% 左右來自中國，這個比重我們覺得很不錯，像過去 X86、ARM，中國也有不少，但我們要買授權，沒有自己的產權，沒有自己品牌，但 RISC-V 部分，從設計到制造，我們都可以起到主要作用。" 倪光南院士説道。
兩個難處
新 CPU 架構雖然具有廣闊的應用前景，但想要 " 上車 "，也面臨不少技術和市場上的挑戰。
第一個便是 " 車規 " 問題，而這也是做芯片繞不過去的話題。
從認證體系來講，首先要通過 16949 的認證，芯片要有 ACQ-100 的認證，模組要有 ACQ-104 的認證，同時要過功能安全 26262 的認證。
這個認證周期不僅漫長，而且曹常鋒從過往實踐中也發現，不少廠商缺乏完整的車規認證流程和能力。
" 因為 AEC-Q100 是可以自認證的标準規範，芯片公司可以自己出一套認證報告來提交給車企，也有一部分可以委托第三方。但是在應用情況下我們也發現了好多廠商的測試中有不完整、不規範的地方，并沒有把完整的項目都做到，所以在應用上就會帶來很大的困難。"
比如濕敏的等級、上電的循環，上電循環要求是要在 105 度工作環境下測試一千次；加速老化測試需要在 110 度的温度和 85% 的濕度環境下進行 264 小時的測試；高温存儲測試是要在 125 度下放一千個小時；高温工作壽命測試也要求在 125 度環境中工作一千個小時；封裝的完整性需要大于 95%；跌落測試需要做保證。
另一個 RISC-V" 上車 " 時被廣泛讨論的難點和要點是軟體生态。
芯片的發展離不開生态，過去 X86 最重要的生态是 Windows 作業系統加上英特爾架構 X86 芯片，而 ARM 架構則是與安卓生态密切相關。
而從汽車行業來看，本身就是一個強生态的行業，生态的不健全則是 RISC-V 當下面臨的最大問題。
曹常鋒繼續解釋説，一般來講，汽車行業是傳統的制造型企業，而傳統的企業有工程師的思維，不太喜歡特别新的地方、新的芯片，之所以不喜歡，一個很重要的原因就在于，RISC-V 整體的架構和軟體方面有很多不完整的地方，" 軟體的生态恰恰是 RISC-V 真正的短板，整個生态并不是特别的完整，包含工具鏈、編譯器這方面我們應用起來都有一定的困難。"
那麼如何建設 RISC-V 的生态呢？倪光南院士認為，未來 RISC-V 将會發展出一個新的生态，這個生态将基于 RISC-V 加上基礎軟體和應用來構成，叫 "RV++"。
RISC-V 架構憑借開源帶來的開放靈活性，成為了芯片行業不容忽視的新計算架構選擇方案。然而，機遇總是與挑戰相伴。前景雖好，但 RISC-V 能否慢慢補齊短板，并在汽車行業裏面鋪開，還有更長的路要走。
（本文首發钛媒體 App，作者｜韓敬娴，編輯｜張敏）
