机器之心编辑部报道

国内首次,平头哥开源RISC-V芯片设计平台,软硬件全套代码已上GitHub

10 月 21 日,在乌镇互联网大会上,阿里巴巴旗下芯片公司平头哥宣布开源低功耗微控制芯片(MCU)设计平台。自此,平头哥成为了国内首家实现芯片平台开源的企业。

据介绍,这一平台面向 AIoT 时代的定制化芯片设计需求,目标群体包括芯片设计公司、IP 供应商、高校及科研院所等。通过全面公开的设计方案,全世界的开发者都可以设计出面向细分领域的定制化芯片,IP 供应商可以研发原生于该平台的核心 IP,高校和科研院所则可开展芯片相关的教学及科研活动。

这是平头哥在玄铁 910、无剑 SoC、含光 800 之后的又一重要发布。

MCU 平台包含处理器、基础接口 IP、操作系统、软件驱动和开发工具等模块,搭载基于 RISC-V 架构的玄铁 902 处理器,提供多种 IP 以及驱动,能让用户快速集成、快速验证,减少基础模块开发成本。后续还将开放更多 IP 和玄铁处理器。

平台开源代码包括基础硬件代码和配套软件代码两部分,现已公布在 GitHub 开源社区。

项目链接:https://github.com/T-head-Semi/wujian100_open

MCU 芯片设计平台在 GitHub 的源代码页面

传统 MCU(Micro Controller Unit) 又叫单片机、微控制器,是将 CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种 I/O 接口集成于一颗芯片的芯片级计算机。作为嵌入式设备的核心部件,MCU 在通信、消费电子、汽车电子、工业控制有广泛应用,是市场需求最大的芯片类型。

在 AIoT 时代,绝大部分 IoT 设备都需搭载下一代 MCU 芯片,实现传感、通信、信息处理、计算、下达控制指令等复杂任务。具备 AI 能力和云端接入能力是下一代 MCU 芯片与传统 MCU 芯片最大的不同。

物联网技术的发展,势必推动下一代 MCU 芯片需求的快速增长。据调研机构 IC Insights 预测,2019 年全球 MCU 芯片出货量为 269 亿颗,到 2023 年该数字将增加到 382 亿颗,届时 MCU 芯片销售额预计可达 213 亿美元。

阿里巴巴研究员、平头哥半导体副总裁孟建熠表示,自 RISC-V 内核开源以来,开源开放成为芯片领域的一种新趋势,它能有效降低芯片设计门槛,通过对接开源生态的资源,推动芯片设计走向定制化,让芯片行业有机会解决 AIoT 时代应用碎片化问题。

在昨天的乌镇世界互联网大会上,孟建熠还提出,在数据时代互联网世界将迎来「新四化」:AIoT 化,云化基础设施,移动化,大数据化。而在这之上,芯片技术是整个新四化的基础,是未来阿里云生态的底座。

有关平头哥 MCU 芯片设计平台的开源,阿里官方回答了一些人们关心的问题:

1、什么是 MCU?

传统的 MCU(Micro Controller Unit) 就是我们平常说的单片机或微处理器,是把 CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种 I/O 接口集成于一颗芯片所形成的芯片级计算机。

MCU 是进行嵌入式开发的核心部件,在通信、消费电子、汽车电子、工业控制等领域有广泛应用。MCU 是需求最大的芯片类型,调研机构 IC Insights 预测,2019 年全球 MCU 单位出货量为 269 亿颗,到 2023 年 MCU 单位出货量将增加到 382 亿颗,销售额预计可达 213 亿美元。

根据数据位数,MCU 可分为 4 位、8 位、16 位、32 位。不同位数的 MCU 适用于不同领域,位数越高,MCU 的数据处理能力越强,越适用于复杂的应用场景。自上世纪 70 年代 MCU 问世至今,8 位 MCU 一直占据市场主流。随着物联网等智能技术的发展和 32 位 MCU 成本竞争力的提升,32 位 MCU 需求快速增长,2015 年起全球 32 位 MCU 出货量超过 4 位、8 位、16 位 MCU 出货量的总和。

物联网、云计算、5G、人工智能等技术的发展,将推动全球 MCU、尤其是 32 位 MCU 需求的持续增长。在 AIoT 时代,绝大部分 IoT 设备都需搭载下一代 MCU 芯片,实现传感、通信、信息处理、计算、下达控制指令等复杂任务。具备 AI 能力和云端接入能力是下一代 MCU 芯片与传统 MCU 芯片最大的不同。

2、如何看待基于 RISC-V 的 MCU 的需求前景?

基于 RISC-V 指令集架构的 MCU 是一个全新的市场。开源的 RISC-V 让全世界的开发者都能基于这个架构做出理想的处理器产品,RISC-V 可扩展、可定制化的特点对于场景驱动、性能功耗需求各不相同的 AIoT 芯片特别重要。

芯片行业走向开源开放是大趋势,RISC-V 架构呈现出了很强的生命力。RISC-V 的出现,使得 MCU 产品有了除了 ARM 架构以外的选择。在这一点上,国内外芯片厂商基本处于同一起跑线上。

今年 7 月,平头哥发布了玄铁 910 处理器,它被认为是目前业界性能最强的 RISC-V 处理器,可用于设计制造高性能端上芯片,面向 5G、人工智能以及自动驾驶等领域。

3、平头哥的开源 MCU 平台有哪些功能?

MCU 芯片设计平台是平头哥的首个开源平台,平台针对的目标群体包括芯片设计公司、IP 供应商、高校及科研院所等。全世界的开发者都能基于该平台设计面向细分领域的定制化芯片,IP 供应商可以研发原生于该平台的核心 IP,高校和科研院所则可开展芯片相关的教学及科研活动。

平台提供高效研发基于 MCU 的定制芯片的基础共性技术,包含处理器、基础的接口 IP、操作系统、软件驱动和开发工具等模块,能让用户快速集成、快速验证,减少基础模块开发成本。

MCU 平台目前搭载玄铁 902 处理器,提供 UART、SPI、I2C、Timer、PWM 等多种 IP 以及驱动,后续还将开放更多 IP 和玄铁处理器。

我们欢迎全世界的 IC 设计者参与开源、贡献开源,丰富平台能力、共建开源芯片生态、提升 AIoT 芯片设计水平,让「造芯」变得更简单、更高效。

4、MCU 平台能给用户创造什么价值?

从开发者角度看,平台降低了基于 MCU 架构的定制化芯片的研发门槛,帮助设计者压缩芯片研发成本和研发周期,让普惠芯片成为可能。

AIoT 时代需要的产品一定是五花八门的,传统芯片设计方法无法支持海量的、碎片化的需求,未来需要更多掌握应用需求的企业开展定制化芯片的设计。

芯片研发前期投入大、失败风险大,初创企业研发一款芯片,从 IP 开发到小批量产通常耗时两到三年。在 AIoT 时代,这样的研发周期可能导致产品错过最佳上市窗口期。

平头哥希望通过开源方式,把基础共性能力共享给整个行业。用户不需要斥巨资作前期投入去设计基础组件 IP,要做的是专心定义好碎片化的场景和需求,把面向领域的功能 IP 设计好、验证好,快速完成芯片量产。

5、MCU 开源代码在哪可以看到?

MCU 芯片设计平台的软硬件全套开源代码现已公布在 GitHub 开源社区。

地址:https://github.com/T-head-Semi

6、芯片设计平台开源在国内并无先例,平头哥为什么要这么做?

平头哥共享芯片设计能力以及量产能力,希望加速芯片设计的过程,让芯片设计企业能够快速设计出芯片产品。

从 RISC-V 内核开源开始,硬件开源已经成为一种趋势和潮流。PC 时代和移动互联网时代,所有技术都由芯片公司和 OS 公司引领,行业标准也由几家大公司定义。这种格局的优势是开发便利、生态建立迅速,但也存在巨大劣势:资源过度集中,产品形态非常有限,创新设计越来越少。

芯片开源是降低行业门槛的重要方法。开源能够降低芯片设计门槛,未来,芯片开发迭代的周期可能从年变成月甚至周,成本可能从千万/亿级降到百万/十万级。唯有这样,才能吸引更多从业者加入芯片行业。这是新一代芯片设计方法与传统方法差别最大的地方。

普惠芯片事业需要生态伙伴共同推动,我们希望有更多同道中人参与开源、贡献开源、共建生态。

7、开源芯片平台和无剑 SoC 平台是什么关系?

开源芯片平台和无剑平台都是 SoC 平台,都正逐步推出面向 MCU、工业、安全、车载等应用领域的 SoC 平台,目标都是帮助客户降低芯片设计门槛。

所有用户都可在开源平台进行 IP 和芯片的开发验证。

无剑则能为客户提供一站式芯片设计服务,包括代理生产、封装、测试等供应链管理服务,芯片产品的落地及市场验证服务等等,是涵盖芯片研发、量产、落地的全链路支持。

MCU 芯片设计平台的功能,得益于平头哥无剑 SoC 平台的四大能力加持:

  • 快:快速理解规格定义,快速集成、验证,快速完成前后端设计,压缩前期研发时间和生产制造时间,用成熟流程减少用户试错成本。帮助客户快速推出产品。

  • 准:直接面对最终用户,获取最准确的规格定义,在此基础上快速推出最符合市场竞争力的产品。

  • 稳:基于稳定可靠的设计平台和验证平台,IP 经过充分的硅验证,标准化的后端设计流程,良好的供应链管控,从生产、封装、测试等一系列保障用户拿到高品质产品。

  • 全:提供从基础平台设计,到代理生产封装测试等供应链管理,以及驱动操作系统等的全链路支持,用户只需在平台完成核心 IP 的开发验证,就可整合成芯片。所有软件资源都是可以复用,大大缩短开发周期。

8、第三方专家如何评价芯片开源?

中科院计算所研究员、先进计算机系统研究中心主任、中国开放指令生态(RISC-V)联盟秘书长包云岗认为,开源芯片是芯片设计领域的发展大势,过去 20 年学界和工程界陆续有些探索,如今,以 AIoT 为代表的 IT 产业巨变,有望推动芯片开源走向拐点。开源能够降低芯片行业门槛,让整个行业共享基础技术、免于重复造轮子,由此改变传统的芯片设计方法和芯片行业格局,这对学科发展、人才培养和市场培育都大有裨益。

产业MCU平台平头哥
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操作系统技术

操作系统(英语:operating system,缩写作 OS)是管理计算机硬件与软件资源的计算机程序,同时也是计算机系统的内核与基石。操作系统需要处理如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本事务。操作系统也提供一个让用户与系统交互的操作界面。

阿里云机构

阿里云创立于2009年,是全球领先的云计算及人工智能科技公司,致力于以在线公共服务的方式,提供安全、可靠的计算和数据处理能力,让计算和人工智能成为普惠科技。 阿里云服务着制造、金融、政务、交通、医疗、电信、能源等众多领域的领军企业,包括中国联通、12306、中石化、中石油、飞利浦、华大基因等大型企业客户,以及微博、知乎、锤子科技等明星互联网公司。在天猫双11全球狂欢节、12306春运购票等极富挑战的应用场景中,阿里云保持着良好的运行纪录。 阿里云在全球各地部署高效节能的绿色数据中心,利用清洁计算为万物互联的新世界提供源源不断的能源动力,目前开服的区域包括中国(华北、华东、华南、香港)、新加坡、美国(美东、美西)、欧洲、中东、澳大利亚、日本。 2014年,阿里云曾帮助用户抵御全球互联网史上最大的DDoS攻击,峰值流量达到每秒453.8Gb 。在Sort Benchmark 2016 排序竞赛 CloudSort项目中,阿里云以1.44$/TB的排序花费打破了AWS保持的4.51$/TB纪录。在Sort Benchmark 2015,阿里云利用自研的分布式计算平台ODPS,377秒完成100TB数据排序,刷新了Apache Spark 1406秒的世界纪录。 2018年9月22日,2018杭州·云栖大会上阿里云宣布成立全球交付中心。

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阿里巴巴机构

阿里巴巴网络技术有限公司(简称:阿里巴巴集团)是以曾担任英语教师的马云为首的18人于1999年在浙江杭州创立的公司。 阿里巴巴集团经营多项业务,另外也从关联公司的业务和服务中取得经营商业生态系统上的支援。业务和关联公司的业务包括:淘宝网、天猫、聚划算、全球速卖通、阿里巴巴国际交易市场、1688、阿里妈妈、阿里云、蚂蚁金服、菜鸟网络等。 2014年9月19日,阿里巴巴集团在纽约证券交易所正式挂牌上市,股票代码“BABA”,创始人和董事局主席为马云。 2018年7月19日,全球同步《财富》世界500强排行榜发布,阿里巴巴集团排名300位。2018年12月,阿里巴巴入围2018世界品牌500强。

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物联网(英语:Internet of Things,缩写IoT)是互联网、传统电信网等信息承载体,让所有能行使独立功能的普通物体实现互联互通的网络。物联网一般为无线网,而由于每个人周围的设备可以达到一千至五千个,所以物联网可能要包含500兆至一千兆个物体。在物联网上,每个人都可以应用电子标签将真实的物体上网联结,在物联网上都可以查出它们的具体位置。通过物联网可以用中心计算机对机器、设备、人员进行集中管理、控制,也可以对家庭设备、汽车进行遥控,以及搜索位置、防止物品被盗等,类似自动化操控系统,同时通过收集这些小事的数据,最后可以聚集成大数据,包含重新设计道路以减少车祸、都市更新、灾害预测与犯罪防治、流行病控制等等社会的重大改变,实现物和物相联。

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