RISC-V芯片新贵，攻向主流MCU

在高通和NXP、博世、英飞凌以及Nordic联合宣布组建RISC-V芯片公司之后，这个新兴架构又一次走上了风口浪尖，但其实这只是其过去十几年发展的一个缩影。自David Patterson教授等人于2010年5月首次推出这个架构以来，RISC-V便以其开源、便利和灵活等特性吸引了全球开发者的注意。进入最近几年，RISC-V更是进展神速。
 
全球开放标准组织RISC-V International首席执行官Calista Redmond在去年年底分享的数据显示，截止当时， RISC-V International在全球70 个国家/地区拥有超过 3,180 名会员。当时的市场上也有超过 100 亿个 RISC-V 内核，全球有数万名工程师致力于 RISC-V 开发计划。
 
在中国，近年来更是围绕着RISC-V产业链兴起了一股创业浪潮，先楫半导体正在成为其中的一个RISC-V芯片赢家。
 
做难而正确的事，高举高打
 
和Arm架构一样，RISC-V理论上能够在物联网、PC、移动设备，甚至数据中心等市场找到其发挥空间。但是，受限于技术本身的发展现状以及生态的影响，RISC-V首先在MCU市场找到了着力点，这就吸引了众多MCU从业者对其产生兴趣，当中就不乏像先楫半导体创始人曾劲涛这样的MCU老兵。
 
据曾劲涛所说，在职业生涯的前几十年里，他见证了MCU产业的变迁——从早期架构的百家争鸣，到现在的Arm Cortex-M内核几乎一统32位MCU江湖。于理而言，作为最早投身Arm MCU的开发者之一，曾劲涛有理由把Arm Cortex-M内核作为公司创业的架构首选。
但是，他依然选择了RISC-V。
 
在问到为何如此做出这样的决定的时候，曾劲涛回应道：“这首先是因为我们认为这个新型架构在性能上能够在MCU市场上追上甚至超越同类型的Arm架构；其次，该架构的可扩展性和低成本等特性也促使我们做出了这个决定；最后，RISC-V芯片对中国MCU的发展至关重要。”
 
基于上述几点考虑，曾劲涛投身了RISC-V。同时，曾劲涛在公司产品的定位上与众不同：避开容易的国产替代方法，从高端产品入手，走难而正确的道路。
 
“先楫半导体自创立之初就聚焦于高性能应用的市场需求，先后推出了 HPM6700/6400、
HPM6300 和 HPM6200 三款主频超过 600MHz 的高性能 MCU，在算力和控制力等方面
充分满足了高端市场的应用需求。”曾劲涛表示。他指出，从成立以来，先楫半导体就一直为工业自动化、新能源和汽车行业提供产品和解决方案，这也是和很多其他友商不一样的。
 
作为一家初创公司，由于在各方面都面临着风险，为此不少从一开始就选择比较好切入的市场和产品，以让公司能够积累资本，再往上走。但是从上述聚焦的市场看来，先楫从一开始就奠定了高举高打的目标，这正是公司团队过去多年工作所积累的经验和情怀的体验。
 
曾劲涛也介绍说，过去几年，MCU 的发展主要是聚焦在高性能的 MCU 上，这主要是因为持续增强的物联网节点计算能力、高效率工业控制和能量转换以及 AI 应用对 MCU 提出了新的需求。
 
然而，过往的高性能MCU 市场一直被如 ST、NXP、TI和Renesas 等外资品牌占领，他们占有90%以上的市场份额。反观国产 MCU，则大多数聚焦家电、消费类等中低端市场，性能指标都无法对标国际品牌。
 
先楫半导体就是看到了这个市场机会，提前布局这个赛道。
 
“先楫团队拥有一个有数十年产品开发经验的顶级技术团队，有多项产品开发并落地的经验，在成立不到三年的时间里，推出数款与国际品牌对标产品系列，多项性能指标超过国际品牌，在目标细分市场优势明显，产品已进入工业行业头部优质客户的供应商体系，实现高性能 MCU 的国产自主可控的突破。”曾劲涛说。
 
而在高端产品一炮而红之后，先楫半导体调转枪头，走向主流市场。在曾劲涛看来，这将有望给竞争对手带来降维打击。
 
转攻主流市场，再创辉煌
 
曾劲涛解析说，所谓主流市场，就是ST等厂商所谓的mainstream市场，也就是Arm Cortex-M3/M4内核所专注的的市场。之所以能有这样的称谓，这与该市场拥有巨大的机会有着莫大的关系。有见及此，在高端平台打响了名堂的先楫半导体基于客户的需求和对终端市场的了解，迅速推出了全新的产品HPM5300。
 
“打造高端平台并以此为基础，快速打造满足终端需求的产品，这正是先楫半导体战略的高明之处”，曾劲涛说。他透露，HPM5300是先楫半导体将高性能引入主流 MCU 应用市场的重要举措。与目前市场上Cortex-M3/M4的产品系列相比，HPM5300在性能（主频等）和指标（ADC 精度等）上有大幅度提高，同时具备很强的价格竞争力，产品市场前景广阔。
 
据介绍，HPM5300 系列 MCU 在与国际大厂竞争对手产品相比时，有以下亮点：


 
性能优势：480MHz RISC-V CPU，计算性能达到国际主流高性能 MCU 水平；

高集成度：内置 288KB SRAM 和 1 MB Flash，为先楫半导体第一款全系列集成 Flash
的产品；

多样封装，简单易用：提供了 100 LQFP，64 LQFP 和 48 QFN 三种封装，开发人员
可以在面积有限的 2 层 PCB 上完成系统设计；

丰富通讯接口：USB OTG 内置高速 PHY，4 个 CAN FD，4 个 LIN，以及众多的
UART/SPI/I2C；

高性能模拟外设，包括 2 个 16 位高精度高速 ADC，2 个集成运算放大器，2 个模拟
比较器和 2 个 12 位 DAC；
 
此外,配合HPM5300 独有的自主知识产品“高精度位置传感器系统”，HPM5300 系列 MCU还能支持主流多种类位置传感器，为运动控制带来独特的体验。
 
曾劲涛也指出，先楫半导体独有自主知识产权的高性能位置传感器系统可以支持主流各种运动传感器输入（包括光电式、磁感应和旋转变压器），同时提供灵活的编码器输入输出，兼容总线型、模拟类和脉冲型，匹配增量和绝对编码器各种输入输出信号形式，信号转化灵活、效率高。
 
按照先楫半导体团队的以往一贯经验，先进的硬件仅是公司提供的一部分产品，配套的软件和开发工具也是公司一直投入的重点。针对HPM5300 ，先楫半导体也同步推出了完整的软硬件开发工具，当中包括但不限于：
 
HPM5300 评估套件：HPM5300EVK，可供用户评估测试 HPM5300 高性能 MCU 的
各种功能，如各类 USB，CAN，LIN 等通讯接口，16 位 ADC，编码器/传感器接口和电机控制等；
 
HPM SDK：基于 BSD 许可证的 SDK，包含了底层驱动、中间件和 RTOS，如
TinyUSB/FreeRTOS 等;
 
IO 配置工具 HPM PINMUX Tool 和量产烧录工具 HPM manufacture tools 等。
 
集成开发环境：用户可免费商用 Segger Embedded Studio，IAR Embedded
Workbench for RISC-V 也即将就绪。
 
先楫半导体还基于 HPM5300 打造了各类解决方案，如位置传感器方案，微型逆变器方案，电机控制方案等。
 
“HPM5300 的价格非常‘亲民’，是一颗独一无二的芯片，也是我们创新能力、研发能力和市场洞察能力的完美结合。”曾劲涛总结说。
 
汽车和AI，下一个目标
 
在MCU市场，汽车和AI无疑是当前的重中之重，这也不例外地成为先楫半导体的发力方向。
 
曾劲涛也说道，自成立之初，先楫半导体就秉承“质量为本”的理念，公司的全系列产品的开发和测试也都符合车规级质量要求，满足 AEC-Q100 的测试标准。而HPM5300 系列产品的 AEC-Q100 G1 的相关测试正在进行中，预计 Q4 量产。
 
“HPM5300 的 4 个 CANFD、16b ADC 也是非常适合汽车上的应用，满足车身传感器融合、组合导航、电机，车身控制等汽车智能化所需的 MCU。”曾劲涛举例说。
 
至于AI方面，曾劲涛也指出，MCU 结合 AI，能带来性能的提升或者功能的增加。比如采集电机的振动和电流信号并进行 AI 计算分析，可以实现电机健康状态的判断，决定是否需要进行维护。与此同时，AI 对 MCU 的要求也非常高，需要 MCU 具备高算力、高性能 ADC 等模拟资源，还得实现以太网、无线网络等连接功能。
 
据介绍，先楫半导体的 MCU 具备高算力、高性能模拟、高连通性、高实时性等优点，是非常适合 AI 的应用的。先楫半导体在 AI 方面也还在持续投入，例如公司提供 SDK 里面已经开源了人脸识别、分类等典型的应用例程，公司还和 AI 的方案公司配合为客户提供行业的解决方案。
 
“目前我们关注的应用场景集中在工业、新能源和汽车应用上，如电弧信号的检测、制造行业的缺陷检测、电机预维护、掌纹辨识，人脸识别等。由于 AI 应用落地需要大量的数据样本采集、标定、模型的优化等复杂过程，所以每个案例都需要根据需求进行特定的学习和优化。”曾劲涛说。他同时还透露，为了满足未来的AI算力需求，公司正在研发NPU，并将其集成到MCU中去。在他看来，这是该领域的必然发展趋势。
 
展望未来，先楫半导体也将一如既往地布局工业自动化、新能源及汽车电子的现在和未来，会为这个市场持续推出高性能的产品和解决方案。