重点内容速览:
1. 紫荆半导体:长城汽车的RISC-V先锋
2. 二进制半导体:央企联合的高可靠性探索
3. 芯来科技:RISC-V车规IP的“破冰者”,定义安全与标准
4. 奕斯伟计算:构筑“RISC-V + AI”计算矩阵,赋能智能汽车场景
RISC-V已经在消费领域,尤其是个人音频、智能穿戴领域发展良好,在工业通用控制领域也在积极布局,但在高门槛、高附加值的汽车应用和高性能计算领域占比还比较低,这也说明在这两个领域RISC-V的发展空间更大。芯查查上周的文章介绍了RISC-V在高性能计算领域的发展情况。这篇文章将主要介绍RISC-V在汽车应用领域的进度。
RISC-V芯片上车是大势所趋,而且自2024年下半年开始已经按下了加速键。目前在RISC-V的车规级IP方面,已经有多家厂商推出了相关产品。比如SiFive的E6-A、E7-A、S7-A(64位)、X200-A(64位)、X280-A等;晶心科技(Andes)的N25F-SE、D25F-SE、D23-SE、D45-SE;阿里巴巴达摩院旗下的玄铁R910/R908(A);芯来科技的NA300/900等;以及奕斯伟计算的S500A(64位)、R520A、R500A、E330A、E320A、E302A等。可以看到,这些厂商当中大部分都是国产厂商。
其实,不仅是IP,在芯片端,国产厂商也已经走在了前面。在英飞凌今年3月宣布,未来几年将会推出基于RISC-V的全新汽车微控制器,新产品将纳入其汽车MCU品牌AURIX系列;德国博世才开始评估RISC-V在ESP系统中的替代方案时,国产半导体厂商的RISC-V车规级芯片已经量产流片成功,准备在汽车上试点了,最快2026年Q1就会上车了。
紫荆半导体:长城汽车的RISC-V先锋
长城汽车孵化的南京紫荆半导体有限公司(简称紫荆半导体,Cercis-Semi)于2024年11月29日成立,专注于RISC-V车规级芯片的设计,其产品不仅给长城使用,也会供应整个汽车行业。
紫荆半导体首席战略官许兴奎在不久前的RISC-V中国峰会上表示,紫荆半导体的第一目标是通过自研产品实现全栈可控的RISC-V车规级芯片供应;第二个目标是2028年以后,通过并购、合作,实现IPO的目标;最终将紫荆半导体打造成一个平台型的芯片供应商。其自研产品方面主要集中在MCU、模拟芯片和域控SoC。
据他介绍,其旗舰产品“紫荆M100”是一款32位RISC-V MCU,符合ISO 26262 ASIL-B安全等级,支持国密HSM、ISO 21434标准和AEC-Q100 Grade 1认证。紫荆M100采用4级流水线架构,性能提升38%,增强型ESD设计(HBM±8kV,CDM±2000V)满足越野场景需求,实现CPU核、核心IP和配套软件100%自主研发。
紫荆M100的研发速度创行业纪录: 6个月完成FPGA点亮,12个月实现流片,6个月完成ASIL-D开发流程。据悉,目前紫荆M100量产芯片已经下线,正在封装测试,预计9月份上车测试,计划2026年Q1完成上车任务。
除了M100,紫荆半导体还在规划M200,M300产品的研发。其中M200将采用40nm工艺,计划2026年年底实现交付,应用于T-Box更复杂的场景;M300预计今年年底将会启动研发,应用于动力底盘应用。
二进制半导体:央企联合的高可靠性探索
作为由中国信科与东风汽车两大央企联合孵化的“国家队”选手,武汉二进制半导体自成立之初就肩负着推动车规MCU产业化的重任。二进制研发团队从2017年开始切换到RISC-V赛道,并于2019年研发成功了RISC-V架构的工业控制MCU,2021年研发过工业交换的SoC产品。在2024年11月正式推出RISC-V架构的全流程自主可控的高性能MCU芯片DF30。
据悉,DF30这款车规级MCU是由东风汽车定义,二进制半导体负责设计的一款RISC-V产品。它采用了芯来科技NA900系列处理器IP、使用多核锁步处理器、最高主频为350MHz、采用了国内40nm车规工艺,全流程国内闭环,功能安全等级达到了ASIL-D,具有低功耗、高规格及国民商等多种安全加密算法。
在二进制半导体CTO陈永洲看来,在技术创新上,DF30实现了四大关键突破:首先,基于开源RISC-V架构,显著提升了开发与调试的速度和灵活性 ;其次,通过算法、硬件与软件的深度融合,构建了多重安全机制下的可信执行环境;再者,它支持高性能的定时管理单元、高精度的PWM波形调制,以及可编程的MCS内核,能实现复杂的8线程控制;最后,也是至关重要的一点,DF30是国产先进工艺的首次车规级应用,标志着从设计到制造的全面自主。
DF30不仅仅是一款新产品的发布,更是对“全流程自主可控”的一次全面实践。陈永洲强调,这款芯片实现了高达ASIL-D级别的功能安全,通过了严苛的AECQ100认证,并采用了先进的多核锁步处理器架构 。在技术创新上,DF30实现了四大关键突破:首先,基于开源RISC-V架构,显著提升了开发与调试的速度和灵活性 ;其次,通过算法、硬件与软件的深度融合,构建了多重安全机制下的可信执行环境 ;再者,它支持高性能的定时管理单元、高精度的PWM波形调制以及可编程的MCS内核,能实现复杂的8线程控制 ;最后,也是至关重要的一点,DF30是国产先进工艺的首次车规级应用,标志着从设计到制造的全面自主 。
为了确保DF30的可靠性,二进制团队对其进行了包含295项基础、压力和应用测试在内的系统性验证,并成功完成了上车的冬季实地摸底测试,证明了其在极低温环境下的稳定、可靠与安全性。目前,团队正积极筹备夏季热区测试,为大规模量产铺平最后道路。
在推动产业化方面,二进制半导体深知“孤木不成林”的道理。公司同步释放了OS、MCAL、SDK等全套AUTOSAR软件及其配套开发环境,目前已联合多家头部企业完成了发动机和安全气囊控制器的开发,极大地缩短了客户的应用开发周期。同时,二进制积极投身于RISC-V生态共建,从修复Linux Kernel的BUG,到推动完善国产AUTOSAR生态,再到联合伙伴优化编译器工具(使编译负载率降低12%),全方位地为RISC-V在汽车领域的繁荣贡献力量。陈永洲最后呼吁,RISC-V车规生态的成熟需要全行业的协同攻坚,共同推动一个真正自主可控的中国“芯”体系的构建。
芯来科技:RISC-V车规IP的“破冰者”,定义安全与标准
在产业链的上游,作为一家纯粹的CPU IP供应商,芯来科技扮演了RISC-V车规生态“破冰者”和“奠基人”的角色 。芯来科技目前有3款针对汽车应用的RISC-V内核IP产品,分别是NA300、NA900和NA1000,其中NA9000对标Arm的R52、A55系列内核,NA1000对标Arm的A76、A78内核。
芯来科技汽车电子产品经理范添彬表示,虽然近几年来国内车规芯片厂商比较多,但车规IP并不多,无论是功能安全的ISO26262标准,还是真正的量产,车规IP相对可参考的经验比较少,成熟方案就更少了。
对于新兴的RISC-V架构而言,一张权威的功能安全认证证书是进入汽车行业的“敲门砖”,它能极大降低客户的解释成本和集成风险 。为了拿到这张“入场券”,芯来科技针对不同的安全等级,提供了精细化的解决方案:
- ASIL-D方案:采用物理上“硬碰硬”的双核锁步(Lock-Step)机制。这种方案虽然在诊断覆盖率上无懈可击,能达到99%,但会带来约2.5倍的面积增加,因此更适用于对成本不极度敏感的核心安全控制器 。
- ASIL-B方案:则是一种更为精巧的软硬件结合方案。硬件层面,通过ECC、关键寄存器备份等方式处理随机硬件失效和软失效 ;软件层面,芯来提供了一套强大的软件自测库(STL),通过在CPU运行时注入自检程序,来周期性地诊断硬件的健康状况,确保在不大幅增加硬件成本的前提下,达到超过90%的故障诊断覆盖率 。
一系列成就的背后,是芯来科技对ISO 26262标准的深刻理解和严格遵循。他们创新性地将整车厂的FMEA(失效模式与影响分析)方法论应用到了IP的微架构设计中,对每一个子模块的失效模式都进行了详尽的分析和验证关联,并建立了完整的CPU开发V模型,确保了产品的最高质量。目前,芯来的NA系列车规IP已获得18家客户的正式授权,其中4家已实现大规模量产,其IP方案被广泛应用于东风DF30、矽力杰SA32D6等真实的车规芯片中,覆盖了除自动驾驶主控A核外的绝大多数车身、底盘和网关控制场景。
奕斯伟计算:构筑“RISC-V + AI”计算矩阵,赋能智能汽车场景
与聚焦于MCU的二进制和紫荆不同,北京奕斯伟计算则展示了其作为智能解决方案提供商的广阔视野。 在智能汽车场景,奕斯伟计算可提供智能座舱、智能控制解决方案。其中,智能座舱解决方案通过RISC-V技术矩阵打通从图像采集到屏幕显示完整链条,提供涵盖车载视觉感知、通信连接及人机交互的整体解决方案;智能控制解决方案涵盖采用自研RISC-V内核的车载通用MCU和车载电机专用MCU,具有外设接口丰富、实时控制精度高、强容错与安全保障、轻量级AI应用等优势,可应用于车门、车窗、安全带、座椅等。
也就是说,奕斯伟计算的产品布局覆盖了从感知、连接、通用控制到区域控制器的多个关键领域,其核心竞争力在于能够利用一个成熟的技术平台,快速开发出针对不同应用场景、且均达到ASIL-B功能安全等级的系列化芯片。
在IP产品方面,奕斯伟计算的RISC-V内核IP R500A在今年6月份通过了德国莱茵TÜV颁发的ASIL-B功能安全认证,成为全球首个通过德国莱茵TÜV ASIL-B 功能安全认证的RISC-V 内核。
R500A是一款高性能32位RISC-V车规级实时内核产品。其CoreMark性能高达5.794 CoreMarks/MHz,即在每兆赫兹主频下可实现约 5.794 分的计算性能,DMIPS在legal和best分别达到2.552、7.297DMIPS/MHz。凭借精简高效的架构设计,R500A在实时性、低延迟及安全隔离性上表现卓越。
结语
除了上面提到的这些公司,SiFive、晶心科技、阿里巴巴达摩院的玄铁团队、国芯科技等也是RISC-V车规级芯片的重要参与者。此外,还有更多生态链的企业,比如经纬恒润、普华、兆松科技、IAR System、知从科技等多家企业也都在为RISC-V芯片上车在做着努力。可以预见的是,未来几年将会有更多的RISC-V芯片会在汽车上出现,而中国企业在RISC-V汽车电子赛道上已经全面布局和深度耕耘,这展示出他们不仅是技术的追随者,更是标准的参与者和生态的共建者。更预示着,一个由中国企业深度参与并塑造的RISC-V汽车电子新生态正破土而出,蓄势待发。
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