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从开源平台SiFive窥半导体创新蓝海 RISC-V利基市场CAGR高达20~40%

SiFive在RISC-V的布局,例如U8和V17,为芯片加上了矢量控制能力(vector capability),可以应用在人工智能(AI)、推论运算、深度学习等领域。SiFive

RISC-V近期获得不少关注,因为此开源技术被视为半导体的创新平台,也因其开放性质,成为规避中美两大经济体政治角力的倾轧的发展策略。DIGITIMES团队近日与致力推动RISC-V架构发展的硅谷新创SiFive全球通讯部主管James Prior进行在线专访。他分享了RISC-V生态与近期全球出现的合作与创新机会:

Q:我们想请教SiFive的CPU IP布局规划。贵公司策略是瞄准MCU以及高端、高性能PC市场吗?你对开源指令集架构(ISA)的前景看法?以及对MIPS与RISC-V之间的技术差异?

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SiFive全球通讯部主管James Prior认为人工智能(AI)、车用半导体、5G和6G,是半导体世界最令人兴奋的新场域。SiFive

SiFive小档案

ARISC-V目前在嵌入式系统的微控制芯片已有许多成功案例,在全球市场上大有斩获,主因该技术非常亲民,而且不受贸易禁令的管制。RISC-V目前最多的应用案例并非100%的RISC-V芯片,而是结合ARM或其它核心IP,以达到最佳省电性能并提供控制IP集成和简化的架构,具体例如,新思科技(Synaptics)或一些新创公司将RISC-V的IP与现存设计进行混搭。

SiFive在RISC-V的布局,例如U8和V17,为芯片加上了矢量控制能力(vector capability),可以应用在人工智能(AI)、推论运算、深度学习等领域,也可做为数字信号处理器(DSP)或AISC,如传统上作为一个专用的核心或一个IP模块。

传统做法是运用汇流排(bus)来连接CPU与其它的IP,但我们可更弹性地用一个开源指令集架构来取代传统的作法。这样的设计架构可让IC设计业者拥有更多设计弹性与产品组合。在拥有SiFive高性能核心处理器IP后,期待市场可在2021年推出采RISC-V的高性能核心产品。

我们技术蓝图不仅在标准型的单一核心芯片。我们并非单纯想取代ARM的核心架构,毕竟在一个已经很成熟的市场,要换掉既有的处理器解决方案是很有难度的,因为老旧软件堆叠很复杂,且转换平台会有惰性(inertia)。我们聚焦的机会在加速器、网通等联网选择(connectivity options),例如机柜顶端(Top-of-Rack;TOP)设备、边缘运算装置等需要低功耗、高效率、可增强、可升级的装置。这些是RISC-V与SiFive可掌握的机会所在。 

那么半导体市场里面令人兴奋的场域是什么?AI、车用半导体、5G和6G等崭新的技术前缘,需要在数据中心之外运行的能力和功能。由于这些市场的年复合成长率都是20%、30%或40%,饼这么大,且不是零和竞争的红海市场,每个人都可以一起来打造芯片并且销售,我们选择布局这些市场,因为看到相当大的成长机会。

我们有一些伙伴,例如在中国合资成立的赛昉科技(StarFive Tech),由他们负责在大中华区的销售并支持当地客户需求。我们很高兴与他们合作,一方面也遵守贸易法规。此外,在台湾、韩国、印度、美国及法国都有分公司。 

Q您提到在中国市场的伙伴公司,我们好奇赛昉科技和SiFive的关系。赛昉科技是100%由中国当地资金成立的公司吗? 是否独立运行?他们使用很多SiFive的IP、软件工具与云端平台。
 
A赛昉科技是完全自主且独立于SiFive的公司,他们有自己的CEO、股东、销售团队和技术团队,两家公司之间有授权协议。

除了授权SiFive的IP给中国企业,赛昉也开发自己的IP,拥有自己的IP布局,可直接销售给其它公司。这是非常弹性的合作模式。他们增加产品应用种类,让RISC-V在中国更加普及,而我们则尽力藉此取得市场占有率。 

我们正努力让赛昉可以更独立并独力支持大中华区市场的服务。这是我们2021年的计划。但我们通常不会透露伙伴公司的股权结构,也让赛昉决定他们想要的公司治理方式。 

Q您提到在加速器、AI等领域有很多机会。我们发现SiFive也有界面IP(interface IP),也就是HBM2和HBM2E。这类IP只被用在高端数据中心服务器里,例如NVIDIA A-100或英特尔(Intel)的高端FPGA。为什么SiFive会开发这个产品线?毕竟这个市场还很小,因为中介层(interposer)非常昂贵。这跟我们刚刚聊到的MCU或edge AI市场规模并非同一等级。

A没错,这观察很敏锐。我们的确有非RISC-V核心IP的组合,如OpenFive业务。OpenFive是我们收购的Open-Silicon原有IP并发展为一个全方位的IC设计公司。他们可以为任何客户设计芯片,从概念发想到IC设计产出,他们可执行跨指令集(ISA agnostic)设计,因此可运用各种ISA。为了达到这个目标,我们需要拥有多芯片(multi-die)和小芯片(chiplet)技术,包含裸片对裸片(die-to-die)以及小芯片界面IP和存储器IP的能力。

我们聚焦HBM2E,虽然我们也具备其它存储器IP,例如SRAM等。其实HBM2E在数据中心以外的应用,例如边缘数据中心或部分边缘运算产品。我看过边缘运算产品用的功率不只是5、10、15、25瓦,有的甚至将近100或200瓦。这是很不寻常的,这是因为需要更多的决策能力。

边缘运算不见得一定是体积小或是靠电池供电,也可能是体积庞大,位于工厂、建筑物或是城市基础建设。这类物件需要大量运算能力支持决策需求。例如当人们想解决「我如何确保脸部识别隐私权与安全性?并要顾及速度与正确性?」问题时,所有的决策就需要在那个特定的边缘数据中心里执行,而非在移动设备之中。
HBM2E的市场的确目前还很小,可是正在成长中,而且HBME2在芯片对芯片(chip-to-chip)信息传输时非常有帮助,这些都是RISC-V的新兴机会。

理论上,SiFive的技术可取代所有现存的核心架构与汇排流,但实务上通常是分阶段来进行。所以业界会先从取代微控制器核心、汇排流界面等开始,等业界对我们更信任,就会继续进行下一个层面应用。我们2020年有很多业务都是第一代客户回头找我们做第二代芯片设计。

QRISC-V联盟生态系目前的发展情况如何?SiFive会想聚焦在RISC-V的哪里个面向?

ARISC-V联盟生态系成长非常迅速,现在已经有1,000个会员,其中有500家企业会员以及很多个人会员。SiFive对该组织的贡献是,RISC-V架构的发明者都在SiFive工作。他们也让许多技术团队留在RISC-V组织中,例如RISC-V的vector-extension工作小组就是由SiFive的架构长Krste Asanovic带领,他也是RISC-V其中一位发明者。我们与RISC-V有密切互动,不仅是生态系的扩展,也包含与各成员合作,获取反馈并努力改善和持续研发有用的衍生应用与产品。

RISC-V生态系目前非常健康,在软件的创造上有非常多进展。近期在RISC-V高峰会上,我们的CEO Patrick Little阐释软件对于RISC-V从茁壮到伟大的意涵。现在已经有很多开源的项目正在进行,有的是为了Android应用,有的是RISC-V,有的是Java,也有很多是Linux的。而SiFive运用HiFive Unmatched来协助加速这类项目的发展。HiFive Unmatched是一个可以放进标准PC界面规范(standard PC form factor)的开发板,并包含可扩充SSD与GPU的功能,预计2021年第1季底上市。

越来越多公司有意将开源应用改采RISC-V架构开发。开源产品业者都希望他们的产品可应用于RISC-V的应用场景。这样的需求愈来愈强,因为客户希望他们的系统单芯片(SoC)是采用RISC-V为基础的解决方案。RISC-V的需求来自车用、AI以及数据中心,因为需要更完善的软件生态系统以及更多开发者来参与。

目前SiFive约有80家客户(合作开发逾200项计划),例如新思科技、Fadu、三星电子(Samsung Electronics)、高通(Qualcomm)、微芯片科技(Microchip)、华米、Coherent Logix和Innovium等。具体例如,高通在Snapdragon 865采用了RISC-V核心技术,三星则应用在5G以及自驾车芯片上。新思科技采用我们的微控制器核心在NB和扩充基座(docking stations)的USB Type C显示器。Coherent Logix则是用我们的5-series核心在他们的可编程网络通讯芯片上,而FADU是在他们的SSD控制器上采用我们的解决方案。我们有很多类型的IP。

Q美国的出口管制条例(EAR)会影响SiFive在中国的销售策略或计划吗?

A应该不会。SiFive是美国公司,严格遵守美国的所有法规,包括EAR,而所有我们在大中华区销售的IP或其它产品都是我们授权给赛昉,也已仔细评估符合EAR以及其它美国出口法规的规定。必要时,我们也会向美国产业安全局(BIS)申请审核,取得出口管制分类码(ECCN),并严格遵守规范。

赛昉正是为了拓展中国市场所设立,同时,赛昉可以自行开发IP并使用开源项目与软件来支持以及开发自己的IP。当SiFive无法支持那里的客户时,赛昉做为独立公司,就可以接手服务客户。我们两家公司联手拓展RISC-V全球的业务,动员全球的设计师、开发者与伙伴们。你可以确定的是,政治的风向会变,再过十年局势或将有所不同。

在美国政府的限制下,SiFive还是可以对中国客户销售以及和他们合作,但我们通常会先知会赛昉,确认那些项目是否让赛昉独立作业,或是可以合作进行,主要视法规规定与项目需求而定。

Q在RISC-V全球生态系中,台湾IP公司扮演什么角色? 

A台湾可能是现在半导体产业中最重要的角色了,特别是台积电这个巨人。有如此先进的技术,每家公司都想跟他们合作。此外,有些台湾的IP公司也提供了很多解决方案,是非常有价值的IP,所以跟这些台湾半导体公司合作非常重要。

这也是SiFive最起初的做法,尽量把SiFive IP给其它人使用并开放与所有人的合作关系,所以当SiFive推出PCIE、芯片对芯片互连(Interconnect)和USB存储器控制器IP,以及RISC-V核心,我们不仅与晶圆代工厂紧密合作,也与台湾其它IC设计公司维持紧密的伙伴关系,这是非常重要的。
此外,SiFive也在台湾设立了分公司,以取得半导体人才库,并与这些台湾IC公司进行更好的协作,管理销售、技术和客户,以及OpenFive业务的策略伙伴关系。从RISC-V IP业务划分来看,台湾隶属于大中华区,而我们也透过赛昉与台湾客户合作。(DIGITIMES Research分析师陈泽嘉、翁书婷、简琮训主访;陈泽嘉审校)

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