RISC-V 只会越来越好(2)

上一篇《RISC-V 只会越来越好》里我提到,RISC-V 不是发展慢,而是最开始主要在大家看不到的嵌入式领域发力。

所以行业里搞得热火朝天,普通消费者没什么感觉。

在这场架构转型的浪潮里,除了上次说的晶心、平头哥、MIPS 这些都转做 RISC-V,评论区里不少人提到沁恒的 CH32V 系列 ------ 说它是 RISC-V 的老玩家,上手简单,性价比还高。

我之前也了解过他们家那款把 32 位 MCU 价格打下来的 CH32V003,今天就借着这个机会,好好跟大家聊聊沁恒的 RISC-V 芯片。

▍先说说沁恒在国内 RISC-V 领域的地位。

2017 年那时候,行业里大多还在观望 RISC-V 这个第五代精简指令集,沁恒就已经开始关注、做相关研究了。到 2020 年初,他们推出了首款 RISC-V 内核的 MCU,也就是自家的 "青稞 RISC-V" 系列。现在这个系列已经商用 5 年,出货量超过亿颗,也成了国内 RISC-V 芯片里品类最全、用得最广的产品之一。

行业里不少公司做芯片,都是从第三方买 IP 回来拼拼凑凑组装成的。但沁恒不一样,他们的 IP 全是自己研发的 ------ 不管是处理器、物理层(也就是射频收发器 PHY),还是控制器、协议栈,全是自己做的,再根据需求设计芯片。这条路虽然难走,但能走得长远。

自己掌握关键技术有两大好处:

一是不会被第三方卡脖子,比如技术断供、不让用生态、随便涨费用这些问题都不用担心,能一直稳定发展;二是核心技术在自己手里,产品能做出差异化,不管是拓展市场,还是接新的应用需求,都更灵活。这就像搭积木,比起从不同地方买零件,自己设计打印的积木,兼容性和配合度都更好,最后搭出来的效果也更棒。

前阵子我看到沁恒推出了 "RISC-V 全家桶",已经把技术做到底,从内核、芯片,到工具、生态,四个方面一起推动 RISC-V 发展。下面就跟大家扒一扒这个全家桶到底是什么。

▍先看内核:青稞 RISC-V 处理器和接口 PHY 是核心

要聊这个全家桶,有两个核心技术是基础:

一个是青稞 RISC-V 处理器的 "核" 技术,另一个是专业接口物理层 PHY 的 "根" 技术。

先说说处理器内核。

青稞 RISC-V 一直走 "互连互通" 的特色路线,这么多年迭代下来,已经有好几个系列、十多款型号了。其中青稞 V5F 处理器的性能能到 5.73 CoreMark/MHz,比 Arm M7 内核还强。而且沁恒很注重技术实用,针对实际应用做了不少优化:比如 "免表中断技术" 能让中断响应更快;"协议栈指令扩展" 能让代码更紧凑;还率先做了单 / 双线调试功能,能省 I/O 资源,下载速度也更快 ------ 现在它可是 32 位 MCU 里唯一有单线调试接口的。

▍再看专业接口。

沁恒一直在研究 USB、蓝牙、以太网这些通信技术,从最底层的收发器,到中间的控制器,再到上层的协议栈和应用软件,全打通了。这里面最关键的是最底层的高速 PHY 物理层,技术难度特别高,是通信领域里的 "根" 技术 ------ 所有跟外界通信的数据包,都得经过它编解码才能传输。

掌握了处理器 "核" 和接口 PHY "根" 这两项技术,各个模块就能配合着优化,既能提升性能,又能降低功耗。比如 CH32V203,跟同样工艺、用 M3 内核的 CH32F203 比,功耗降低了 30%;还有 CH32H417,实测每秒能传输 450M 字节,速度快到接近 USB3.0 的上限,比之前行业里的标杆赛普拉斯 FX3 还快 30MB/s。

▍再看芯片:靠特色产品矩阵让 RISC-V 落地

沁恒一直跟着市场需求走,讲究技术要实用、要精准。靠着在专业接口领域多年的积累,他们把 RISC-V 产品做得更专、更精、更有特色。

他们把不同层次的青稞内核,跟高速 USB、Type-C PD、以太网、蓝牙这些外设灵活组合,还做了一体化设计,最后做出了上百款 MCU/SoC 产品。这些产品各有侧重,有的适合高速通信连接,有的适合无线组网,有的能做 Type-C 电源管理,还有的专门用于电机控制 ------ 就这么把 RISC-V 从纸面上的规范,变成了下游领域里到处能用的量产芯片。

举两个例子:

在无线互联领域,CH585 单芯片里集成了高速 USB PHY、BLE5.4、NFC、段式 LCD、防水级触摸按键这些功能,它的 2.4G 高性能模块,每秒能支持 8000 个数据包,性能比低功耗蓝牙高 60 倍;在 Type-C 电源管理领域,CH32M030 的模拟功能很强,支持 PD USB,里面还带两路可编程灌电流模块,能给外部 DCDC 动态调压,还有预驱和高压 LDO,在无线充电、电机控制这些场景里表现特别好。

▍最后看工具和生态:MRS 让 RISC-V 好上手

现在很多人都关心 RISC-V 的集成开发环境,不少人提到了 MounRiver Studio(简称 MRS)。这个基于开源平台的工具,经过 7 年研发迭代,已经有 10 多万工程师在用,而且是免费的 ------ 不用再依赖美国 Keil 那种境外商业软件和它的生态,还能兼容全球的 RISC-V 生态。

对咱们工程师来说,从熟悉的 ARM 架构转到 RISC-V,最担心的就是工具链成熟不成熟、好不好用。MRS 不仅能把青稞 RISC-V 自主指令的性能和低功耗优势全发挥出来,还加了远程协助、在线异常追踪、函数调用分析这些特色功能,让 RISC-V 方案开发变简单了。

而且它支持 Windows、Linux、macOS,连国产操作系统都能兼容 ------ 工程师不用换操作系统,就能轻松上手 RISC-V,快速做完项目。在工具链上花这么多功夫,能看出来沁恒是想打造一个完整的生态闭环,这也算是推动青稞 RISC-V 产品普及的 "最后一公里" 了。

总的来说,RISC-V 发展到现在,早就不是纸面上的计划,也不是实验室里的玩具了。工具链成熟了,内核稳定了,越来越多的芯片已经实实在在地用起来了。对咱们工程师来说,最实在的就是多了一个可靠、透明、还自由的选择。

沁恒在行业里算是打了个好样 ------ 专注解决实际需求,不被复杂的授权条款和封闭的 IP 困住。虽然未来还有很长的路要走,挑战也不少,但基础已经打得很扎实了,以后肯定会更好。RISC-V 这趟列车,算是稳稳地开上正轨了。

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