8月28日，由芯原股份主办的“第三届滴水湖中国RISC-V产业论坛”在上海滴水湖洲际酒店召开。芯科集成电路（苏州）有限公司（以下简称“芯科集成”）正式发布了基于RISC-V架构的高性能车规级MCU——CX3288。


车规级MCU国产替代率仅1%

近年来，在汽车电气化、网联化、智能化趋势之下，汽车对于MCU的需求高速增长。比如传统燃油豪华车单车的MCU用量大概100颗左右，但是智能电动汽车单车的MCU用量则大幅增长至300颗左右。特别是在2020底全球芯片产能紧缺之后，随着智能汽车的销量的快速增长，引发了整个汽车产业的严重“缺芯”。2021年初，众多的欧美汽车大厂由于车用MCU的紧缺，甚至还通过欧美政府向晶圆代工大厂台积电施压，要求其提升车用MCU的产能。

根据ICInsights数据，全球MCU市场规模在经历2020年下降后，随着2021年全球经济复苏达到196亿美元，预计2022年将会继续保持增长趋势，达到215亿美元，同时，ICInsights预测从2021年到2026年，全球MCU市场规模的复合增长率约为6.7%，在2026年达到272亿美元。其中，2021年全球车规级MCU市场规模为76亿美元，预计到2025年全球车规级MCU市场规模超过110亿美元。

但是在目前的MCU市场，主要被NXP、Microchip、瑞萨电子、意法半导体、英飞凌所占据，这五家MCU厂商占据了2021年全球MCU销售额的82.1%份额。这些厂商同样也是全球车规级MCU的主要供应商。相比之下，国内芯片厂商在车规级MCU领域仍非常的薄弱。

据芯科集成联合创始人、资深技术市场总监王超介绍：“按照一些专业的评估机构，国产车规级MCU在国内市场占有率应该是有3%-5%。但是按照我们跟客户实际去沟通，比如南方某大小OEM/主机厂，虽然其研发能力也很强，什么样的国产MCU都愿意去测试，但是实际上国产替代率也就1%左右。从一个角度来看，不管是从存量市场还是从增量市场来说，对于国内的车规级MCU厂商来说，存在着巨大的替代增长空间。”


RISC-V将是新的突破口？

那么，为何国产车规级MCU领域如此薄弱？

首先，国内厂商之前很多都没有做过车规级MCU，在这块缺乏成功经验。因为，车规级MCU相比非车规MCU有着很大的不同。

比如，芯片在运行当中遇到了随机失效或者系统失效的时候，系统怎么去处理、避免长时间的一些“死机”，能够尽快做到合适的反应，这是功能安全最核心的一个内容。芯片厂商需要符合ISO26262 ASIL标准要求。

在信息安全方面，随着汽车传感器、ECU越来越多，软代码越来越多，以及联网化，将不可避免的带来各种各样的信息安全风险。所以芯片厂商在信息安全方面，也需要满足HSE和 Evita Medium HSM的要求。

同时，随着智能汽车技术的持续升级，软件复杂度也在日益增加。比如L3~L5级自动驾驶，代码行数预计将达到3亿~5亿行。因此，汽车芯片的嵌入式开发工具也需要符合AUTOSAR 架构要求的MCAL（MCAL处于AUTOSAR架构的最底层，和具体的芯片强绑定，且不同的芯片使用不同的MCAL配置工具）。

严格的安全、可靠性准入标准为汽车MCU树立了较高的技术和准入壁垒。汽车MCU作为控制器件的核心芯片，需在复杂运行环境里（包括高温、低温、不同湿度等）安全运行15年＋，可靠性要求逼近0PPM（0PPM，每百万零缺陷）。此外，在车规标准下，须从设计、制造、封装、测试到量产后层层设计、 层层严控。车载用MCU产品在获得 AEC-Q100、ISO26262等标准认证后，仍需较长时间的整车厂、Tier1 的验证和导入时间。这些对于希望进入汽车市场的国产MCU厂商来说都是巨大考验。

其次，相对于ARM Cortex内核垄断消费电子市场，x86垄断PC市场，汽车MCU市场的内核架构则比较多元。目前国外的车规级MCU大厂的内核架构基本都是基于私有架构（比如英飞凌、Microchip、德州仪器、瑞萨等）或者是Arm架构（比如恩智浦、英飞凌、Microchip），但是这些老牌厂商经过多年的发展，已经建立起来自己强大的生态体系。这也意味着国产厂商如果想要沿着他们原有的路线来追赶，必然会比较吃力。

但是，随着全新开源的RISC-V架构的兴起，则给了更具自主可控特性的国产汽车MCU芯片厂商一个新的切入点。

虽然Arm架构和厂家自研架构目前占据车载娱乐/车身/底盘等应用的绝大部分份额。但是RISC-V兼具开源和通用优势，近几年已经成为主流厂商布局的重点方向。比如瑞萨电子也开辟了全新的RISC-V MCU产品线。

另外，国内MCU厂商很多之前都还是在做8位MCU和16位MCU。但是随着汽车迈向“三化”对MCU的规格要求进一步提升。32位MCU广泛应用于仪表板控制、车身控制、 多媒体信息系统、引擎控制，以及新兴的智能性和实时性的安全系统及动力系统、 ADAS 等领域。

数据显示，在2021年汽车MCU市场32位MCU占比已经达到了70%，预计到2026年市占率将达到74.02%。所以从这个市场来看，对于32位的RISC-V MCU来说是很好的一个机会，将有着数十亿美元的替代空间。

王超表示：“目前国内外主要MCU/MPU公司均开始在RISC-V方向布局。覆盖领域有协处理器、物联网、边缘AI、通用MCU等，并积极向车规处理器、多核高效能计算等领域推进。得益于在价格、性能、灵活性、自主可控等方面的优势，也促使了RISC-V在汽规级MCU市场与Arm等其他架构MCU分享市场的格局已形成。

值得注意的是，近几年来，国内新兴的车规级MCU厂商很多都不约而同的选择了RISC-V架构来做自己的车规级MCU，比如云途半导体、武汉二进制、国芯科技以及芯科集成。


中国RISC-V产业发展的三大关键问题

新的发展产生新的问题，飞速发展的RISC-V，如何解决软件生态、专利保护和人才培养三大关键问题？


加入RISE组织或建立本土软件生态项目

“RISC-V开放的硬件平台，是为了打造RISC-V开源的软件生态。问题在于有了RISC-V开发板，虽然容易开源，但各写各的软件就容易出现重复投入，”中国RISC-V产业联盟理事长、芯原股份创始人、董事长兼总裁戴伟民博士在此次论坛上说道。

十几年前，Arm与其他Arm SoC公司共同成立了非盈利开源组织Linaro，定期讨论需要成立什么项目，实现什么功能，然后分配到各个项目中执行，项目由Linaro的开发人员和成员公司的开发者组成，根据项目要求完成相应的开发，然后上传到Linaro自己维护的分支或者开源分支中。

Linaro的开发成果基本开源，最后成功为Arm的开源生态做出贡献。

仿照Linaro，近期由13家企业发起了RISE（RISC-V Software Ecosystem）项目，以此推动RISC-V软件生态的发展。

对于中国RISC-V企业而言，是否需要加入RISE完善软件生态？

经过激烈的圆桌讨论，参与圆桌会议的嘉宾得出了比较一致的结论：

由国际巨头牵头的RISE确实能够引领软件生态，但组织者有自己的核心圈，任意一家中国企业倘若只是作为单个成员加入，提出的建议很难被重视采纳，中国RISC-V企业应该先联合成立自己的区域性组织，先小范围讨论，再派出有一定影响力的成员作为代表加入RISE，更有利于中国RISC-V产业的发展，更加高效。


像Linux那样保护专利

RISC-V势头凶猛，当x86和Arm倍感威胁时，专利问题将成为RISC-V企业不得不面临的问题，如果其他CPU IP公司发起有关CPU微架构的专利诉讼， RISC-V产业生态的健康发展将受到阻碍。

2004年，微软将开源操作系统Linux视为严重的竞争威胁，并实施专利政策，利用4500专利打压Linux。

2005年，IBM、Red Hat、NEC、SUSE、PHILIPS、SONY联合成立了开放发明网络OIN（Open Invention Network），作为共享的防御性专利池，用以保护Linux及其相关的开源项目。

直到2018年，微软终于结束与Linux竞争，并加入OIN拥抱开源，并免费许可其全部专利组合给OIN成员，包括6万专利。

今天，RISC-V需要吸取Linux的经验，建立自己的专利联盟。

此次滴水湖论坛上，芯原微电子、芯来智融半导体、平头哥、时擎智能、上海思尔芯、钜泉光电、芯思原与上海恒锐知识产权服务有限公司共同启动成立RISC-V专利联盟，这一联盟由RISC-V产业联盟（CRVIC）发起，并正在号召邀请更多RISC-V企业加入。

在高校竞赛中普及RISC-V

Arm能够在中国市场上扎根，与高校的紧密合作发挥了重要作用，培养RISC-V人才是否也需要像Arm那样使用开发板教学？

浙江海洋大学实验室主任陈宏铭博士表示，单纯研发RISC-V开发课程不容易激发学生的兴趣，培养RISC-V的人才需要让学生参与到竞赛中，这样学生才愿意花时间研究，真正做到产学联动。

清华大学集成电路学院副教授及博士生导师何虎则表示，在培养RISC-V人才时，没有特别关注某一产品或系统，而是将RISC—V的开源特性作为研究计算机体系结构的好标的。

“最近几年，我们投入了大量的力量在做基于RISC-V GPGPU的设计，完全实现一个在RISC-V指令集基础上的GP-GPU指令级架构。目前我们正在推动成立一个开源的社区，然后能够吸引广大的用户来参加。”何虎说道

在产学研共建下，RISC-V越来越有能力与Arm和x86抗衡，迎接我们的，将是全新的架构时代吗？