長城汽車自研晶片點亮提前佈局下一代架構RISC-V
長城汽車,剛剛做了一件同時震動車圈和半導體產業的事。掌門人魏建軍親自官宣:開源RISC-V車規晶片紫荊M100成功點亮。晶片賽道被形容為「顛覆性」、「黑馬」的RISC-V架構,長城汽車打響了上車的第一槍。
中國首個。怎麼做到的?為什麼之前沒人能實現?以及關鍵問題,RISC-V上車,有必要嗎?
長城做了什麼
前幾天,魏建軍發了這樣一則微博:
長城汽車,做了一款車規級晶片,嚴格地說是長城發起牽頭,聯合多家合作夥伴共同研發的,「孵化培育」形容更為恰當。
稍微解釋一下「點亮」的意思:意味著晶片有正確的訊號和供電輸入時,能順利進行自我檢測和初始化過程,然後開始執行預定的任務。點亮是一個重要的里程碑,說明設計和製造過程已經成功,接下來就是測試和量產階段。
國內車企「造芯」的很多,但長城進入半導體產業選擇的路線和交出的答案卷,明顯不同。
長城沒有跟風車圈流行的自研AI運算晶片,紫荊M100系列產品,其實是面向車身應用的MCU晶片。
MCU可以看成是控制車輛某一類別功能的具體晶片,例如行車儀表、引擎、底盤等等。本質就是一個單晶片,把CPU的主頻與規格做適當縮減,並將記憶體、定時器、A/D轉換、時脈、I/O埠及串列通訊等多種功能模組與介面整合在單一晶片上,實現終端控制的功能,具有效能高、功耗低、可程式化、靈活度高等優點。
沒有智駕AI晶片、座艙晶片聽起來那麼前沿與“高端”,成本和售價也遠低於它們,但MCU是任何一輛汽車不可或缺的底層關鍵零部件——經典汽車架構下,少則數十個MCU,多則上百個。
而在車載MCU這個已經高度成熟、並且由海外巨頭供應商壟斷的賽道中,長城在紫荊M系列上做出了多個不同維度的領先。
最基礎的是絕對性能參數。官方透露,紫荊M100 CoreMark高達2.42(CPU效能),相較於競品效能提升38%,整機反應速度更快。並且符合車規ASIL-B等級要求,HSM支援國密SM2/3/4,以及支援ISO21434網路資訊安全標準。
更超前的領先,來自紫荊M系列的可擴展性。例如1MB Flash儲存空間可以覆蓋目前應用場景,也能滿足下一代EE架構需求。以及提供64-144針腳等多種封裝形式,可以提供更靈活的設計方案,降低成本。
而還在研發中的後續型號,覆蓋安全需求更高,整合度更高,運算量更大的動力、底盤、域控等等需求。
以及魏建軍話裡話外都在強調的最重要一點,也是長城紫荊M100的真正創新突破之處:
沒有採用車規晶片常用的ARM架構,而採用了開源指令集RISC-V架構,是國內第一顆基於開源RISC-V架構設計的車規晶片。
他的原話是:
果真如此嗎?
車芯用RISC-V,這代表什麼?
我們先來了解什麼是指令集架構。
指令集是電腦系統運作的核心,規定了資料類型及格式、指令格式、尋址方式和可存取位址空間的大小,程式可存取的暫存器個數、位數和編號,控制暫存器的定義…
好比計算機的《操作指南》,無論要用晶片執行什麼任務,都要遵守指令集的「規範」。
目前,主流的指令集架構有X86和ARM兩大巨頭。 X86是英特爾和AMD共同研發,而ARM知識產權就在ARM公司手中。
但X86和ARM也不是完美的,例如X86儘管成熟穩定,但能耗高、處理器體積大、系統複雜……而ARM架構,則是X86的反面。
這就造成X86統治伺服器和桌面端,ARM統治行動端的局面。我們比較熟悉的車規晶片,因為能耗、體積、成本等等製約,只好選擇ARM架構。
但ARM的特徵,也決定了它性能相對較低、相容性較差、擴展性不好等等遺憾。
不過最關鍵的,無論X86還是ARM,都屬於私有指令集,你要用,就得給英特爾、ARM“交稅”,而且日後的維護升級,也依賴這些巨頭的技術支援。
但2010年出現的RISC-V,被認為是顛覆晶片賽道格局的「黑馬」——完全開源,允許任何人設計、製造和銷售RISC-V晶片和軟體。
RISC-V在「繞過私有指令集的壁壘和版稅」優勢之外,開放性和靈活性吸引了全球開發者。它設計更加簡潔,並且可以根據具體應用需求進行客製化和擴展。這種輕量級和模組化的設計使得RISC-V在物聯網、邊緣運算和AI等領域表現尤其出色。
所以,儘管RISC-V不是第一個開源指令集,但根據SHD的數據顯示,RISC-V的採用率將在未來幾年內以40%的年複合成長率成長。到2030年,基於RISC-V架構的晶片出貨量將突破160億顆。尤其是在MCU、5G、工業自動化等主流應用中佔有重要地位。
看到這裡,大家應該也反應過來:開源不受限、客製化性強、邊緣運算效能好。
剛好完全迎合車企的智慧轉型的痛點:開源,意味著供應鏈的成本、風險可控,定制強,代表著擴展性好,一套IP可適應不同車型需求,邊緣計算,則契合了AI為主的智慧汽車新浪潮。
前兩點分別對應汽車工業百年不變的抗風險、降本、平台化訴求,第三點則為未來「一個大腦」的集中式EE架構帶來更多選擇與路徑。
從RISC-V的技術特性來看,智慧汽車是完美落地「載體」。
實際上RISC-V上車一直都在學術界、科技公司討論熱烈,包括阿里平頭哥等等都推出過車載產品,但車圈響應的卻不多。
真正朝著「量產上車」這個目標邁出第一步,長城走在了產業的最前線。
變化開始於2年前車圈熱議的「晶片荒」。
長城推出車規RSIC-V,有啥影響?
晶片荒發生在2021-2022年,主要供應不足的,就是一直未被車企重視的MCU晶片:需求大、單價低,供應穩定,技術也不是最前沿最頂尖,沒人想到會出問題。
當時有多嚴重呢?海外「七大」之一的博世,幾乎所有亞洲工廠都被迫停產減產,各大車企輪番「轟炸」博世中國高層,以至於當時的CEO直言壓力大到要「跳樓」。
長城透露,2021年被迫減產40.8萬台,佔全年計畫產量的24.5%,2022年減產21萬台,佔全年計畫產量的16.5%。
所以今天長城拿出自研的RISC-V,當然在使用者層面有正面意義,因為供應鏈的垂直整合,必然帶來成本降低、技術下放普及,用車體驗提升。
但更重要的是在產業層面,紫荊M系列MCU背後串聯起來的晶片設計、測試、封裝等等企業,初步構建起了中國自己的車規半導體供應鏈,並且知識產權不再專屬某一家公司,車芯的設計、維護不再受制於人。
和所有車企一樣,長城也在前沿探索智駕、座艙等等技術。但同時又在嘗試解決底層半導體需求的技術、供應、安全問題──而且是為中國汽車產業,因為長城森林生態的孵化成果,從來不是只供自己,而是全產業開放。
後面可以預見,隨著中國汽車在RISC-V架構的領先和出海進程,很可能會對ARM統治車芯的格局產生巨大衝擊。
在更深層的技術層面上,因為一個時代有一個時代的汽車,必然也對應到最適合的晶片架構。長城透露的RSIC-V後續產品也能看出來,顯然不只是MCU自主取代這個簡單命題。
包括幾個不同域控的打通、與線控底盤緊密相關的AI車控技術、集中式電子電氣架構…這些都是行業熱烈討論、展望多年,公認會產生巨大變革的技術,長城率先整個行業開始探索佈局。
類似的劇本其實長城反覆上演過,例如10年前就開始佈置智駕,如今在端到端上車競賽中領先。
藍山智駕版登頂6座大型SUV銷冠,連帶長城股價連續上揚。
長城的提前佈局和研發投入,正在轉化成一系列進展,並且獲得直覺的成績、肯定和認可。
RISC-V晶片點亮,其實也只是長城科技成果、智慧化成果的一部分,是對智慧汽車時代唯一不變「鐵律」的再次驗證與最新實踐:
只有技術才是匹配業績、撐起銷售的唯一真理。
造車唯有技術才是硬實力,其他皆為花拳繡腿,華而不實終歸會有退潮的一天,真硬核真技術才能行穩致遠。