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机器之心报道
8 Z! N+ [- U0 r1 w机器之心编辑部10 月 21 日,在乌镇互联网大会上,阿里巴巴旗下芯片公司平头哥宣布开源低功耗微控制芯片(MCU)设计平台。自此,平头哥成为了国内首家实现芯片平台开源的企业。
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据介绍,这一平台面向 AIoT 时代的定制化芯片设计需求,目标群体包括芯片设计公司、IP 供应商、高校及科研院所等。通过全面公开的设计方案,全世界的开发者都可以设计出面向细分领域的定制化芯片,IP 供应商可以研发原生于该平台的核心 IP,高校和科研院所则可开展芯片相关的教学及科研活动。' _- g6 f. ]+ y+ q y4 N/ O
1 j S" C3 a/ e这是平头哥在玄铁 910、无剑 SoC、含光 800 之后的又一重要发布。( l0 W7 t' `. u M9 r7 [: [) q7 [
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MCU 平台包含处理器、基础接口 IP、操作系统、软件驱动和开发工具等模块,搭载基于 RISC-V 架构的玄铁 902 处理器,提供多种 IP 以及驱动,能让用户快速集成、快速验证,减少基础模块开发成本。后续还将开放更多 IP 和玄铁处理器。
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9 u/ t9 H) s( l& ]- G平台开源代码包括基础硬件代码和配套软件代码两部分,现已公布在 GitHub 开源社区。0 ~* A0 E Y# v- z F4 e( N8 q
2 R- ^( D- T/ w7 W6 }* }项目链接:https://github.com/T-head-Semi/wujian100_open
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! A) V: v {1 w) F# lMCU 芯片设计平台在 GitHub 的源代码页面
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传统 MCU(Micro Controller Unit) 又叫单片机、微控制器,是将 CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种 I/O 接口集成于一颗芯片的芯片级计算机。作为嵌入式设备的核心部件,MCU 在通信、消费电子、汽车电子、工业控制有广泛应用,是市场需求最大的芯片类型。7 i* l8 t j1 M
3 l# H* e8 \2 [8 x在 AIoT 时代,绝大部分 IoT 设备都需搭载下一代 MCU 芯片,实现传感、通信、信息处理、计算、下达控制指令等复杂任务。具备 AI 能力和云端接入能力是下一代 MCU 芯片与传统 MCU 芯片最大的不同。
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/ o4 o& `8 G6 x, H6 q. q/ O- {物联网技术的发展,势必推动下一代 MCU 芯片需求的快速增长。据调研机构 IC Insights 预测,2019 年全球 MCU 芯片出货量为 269 亿颗,到 2023 年该数字将增加到 382 亿颗,届时 MCU 芯片销售额预计可达 213 亿美元。" [4 q/ Y* C% ^& F% s
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阿里巴巴研究员、平头哥半导体副总裁孟建熠表示,自 RISC-V 内核开源以来,开源开放成为芯片领域的一种新趋势,它能有效降低芯片设计门槛,通过对接开源生态的资源,推动芯片设计走向定制化,让芯片行业有机会解决 AIoT 时代应用碎片化问题。- F" V2 N; x& ^ s: L8 c
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. A4 M) P: M5 k9 x0 j( a! t在昨天的乌镇世界互联网大会上,孟建熠还提出,在数据时代互联网世界将迎来「新四化」:AIoT 化,云化基础设施,移动化,大数据化。而在这之上,芯片技术是整个新四化的基础,是未来阿里云生态的底座。+ _' G: N m. `# e
) B4 C0 y' z. s' P; q有关平头哥 MCU 芯片设计平台的开源,阿里官方回答了一些人们关心的问题:
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1、什么是 MCU?
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; ^' V L6 ~5 C" X0 f. _) C传统的 MCU(Micro Controller Unit) 就是我们平常说的单片机或微处理器,是把 CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种 I/O 接口集成于一颗芯片所形成的芯片级计算机。
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t, ]8 R3 D3 h0 P" w5 s. y* [7 ]MCU 是进行嵌入式开发的核心部件,在通信、消费电子、汽车电子、工业控制等领域有广泛应用。MCU 是需求最大的芯片类型,调研机构 IC Insights 预测,2019 年全球 MCU 单位出货量为 269 亿颗,到 2023 年 MCU 单位出货量将增加到 382 亿颗,销售额预计可达 213 亿美元。
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& n/ E1 u0 D$ T9 t根据数据位数,MCU 可分为 4 位、8 位、16 位、32 位。不同位数的 MCU 适用于不同领域,位数越高,MCU 的数据处理能力越强,越适用于复杂的应用场景。自上世纪 70 年代 MCU 问世至今,8 位 MCU 一直占据市场主流。随着物联网等智能技术的发展和 32 位 MCU 成本竞争力的提升,32 位 MCU 需求快速增长,2015 年起全球 32 位 MCU 出货量超过 4 位、8 位、16 位 MCU 出货量的总和。# }: o: }. X" r
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物联网、云计算、5G、人工智能等技术的发展,将推动全球 MCU、尤其是 32 位 MCU 需求的持续增长。在 AIoT 时代,绝大部分 IoT 设备都需搭载下一代 MCU 芯片,实现传感、通信、信息处理、计算、下达控制指令等复杂任务。具备 AI 能力和云端接入能力是下一代 MCU 芯片与传统 MCU 芯片最大的不同。2 o" G8 T6 _9 w! h p
3 a7 i" V% q& S, C1 f1 J2、如何看待基于 RISC-V 的 MCU 的需求前景?: f6 k. s9 N) _# t8 _# v5 s9 O
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基于 RISC-V 指令集架构的 MCU 是一个全新的市场。开源的 RISC-V 让全世界的开发者都能基于这个架构做出理想的处理器产品,RISC-V 可扩展、可定制化的特点对于场景驱动、性能功耗需求各不相同的 AIoT 芯片特别重要。
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芯片行业走向开源开放是大趋势,RISC-V 架构呈现出了很强的生命力。RISC-V 的出现,使得 MCU 产品有了除了 ARM 架构以外的选择。在这一点上,国内外芯片厂商基本处于同一起跑线上。
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今年 7 月,平头哥发布了玄铁 910 处理器,它被认为是目前业界性能最强的 RISC-V 处理器,可用于设计制造高性能端上芯片,面向 5G、人工智能以及自动驾驶等领域。
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3、平头哥的开源 MCU 平台有哪些功能?, c" x) ]# C/ @( [% C6 F) b
1 I7 r5 D2 F& BMCU 芯片设计平台是平头哥的首个开源平台,平台针对的目标群体包括芯片设计公司、IP 供应商、高校及科研院所等。全世界的开发者都能基于该平台设计面向细分领域的定制化芯片,IP 供应商可以研发原生于该平台的核心 IP,高校和科研院所则可开展芯片相关的教学及科研活动。
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平台提供高效研发基于 MCU 的定制芯片的基础共性技术,包含处理器、基础的接口 IP、操作系统、软件驱动和开发工具等模块,能让用户快速集成、快速验证,减少基础模块开发成本。2 M6 g% T- a2 @ w# y3 [' {
4 H8 w, o9 R6 M' J UMCU 平台目前搭载玄铁 902 处理器,提供 UART、SPI、I2C、Timer、PWM 等多种 IP 以及驱动,后续还将开放更多 IP 和玄铁处理器。
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我们欢迎全世界的 IC 设计者参与开源、贡献开源,丰富平台能力、共建开源芯片生态、提升 AIoT 芯片设计水平,让「造芯」变得更简单、更高效。+ q' l- \, V: \8 x
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4、MCU 平台能给用户创造什么价值?0 K1 ~4 q+ s0 E* o1 B: i
0 `4 D+ R7 ~6 h! b从开发者角度看,平台降低了基于 MCU 架构的定制化芯片的研发门槛,帮助设计者压缩芯片研发成本和研发周期,让普惠芯片成为可能。
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, d" j3 t. \* L) p) W' z* IAIoT 时代需要的产品一定是五花八门的,传统芯片设计方法无法支持海量的、碎片化的需求,未来需要更多掌握应用需求的企业开展定制化芯片的设计。: C+ ?, ~8 S4 L6 @: { {, E
! g, F8 \& M+ @: y/ [" o) s芯片研发前期投入大、失败风险大,初创企业研发一款芯片,从 IP 开发到小批量产通常耗时两到三年。在 AIoT 时代,这样的研发周期可能导致产品错过最佳上市窗口期。: k1 n" o- V0 u6 |
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平头哥希望通过开源方式,把基础共性能力共享给整个行业。用户不需要斥巨资作前期投入去设计基础组件 IP,要做的是专心定义好碎片化的场景和需求,把面向领域的功能 IP 设计好、验证好,快速完成芯片量产。/ V( A( g. Q3 o' _2 A# t( O" N4 R
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5、MCU 开源代码在哪可以看到?. {* b/ Q3 M# {8 F% B, E
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MCU 芯片设计平台的软硬件全套开源代码现已公布在 GitHub 开源社区。 i- a0 O1 |# G- u" d, L3 O
地址:https://github.com/T-head-Semi
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6、芯片设计平台开源在国内并无先例,平头哥为什么要这么做?+ D( u& ]$ K4 B4 ?$ \
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平头哥共享芯片设计能力以及量产能力,希望加速芯片设计的过程,让芯片设计企业能够快速设计出芯片产品。, L4 A% i8 n' ~ m1 s P
5 N# e' i3 ~2 C6 M, P9 F5 t从 RISC-V 内核开源开始,硬件开源已经成为一种趋势和潮流。PC 时代和移动互联网时代,所有技术都由芯片公司和 OS 公司引领,行业标准也由几家大公司定义。这种格局的优势是开发便利、生态建立迅速,但也存在巨大劣势:资源过度集中,产品形态非常有限,创新设计越来越少。
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; O; X0 |0 n! \0 d芯片开源是降低行业门槛的重要方法。开源能够降低芯片设计门槛,未来,芯片开发迭代的周期可能从年变成月甚至周,成本可能从千万/亿级降到百万/十万级。唯有这样,才能吸引更多从业者加入芯片行业。这是新一代芯片设计方法与传统方法差别最大的地方。
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5 E$ z+ l1 p& v3 f) l普惠芯片事业需要生态伙伴共同推动,我们希望有更多同道中人参与开源、贡献开源、共建生态。
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7、开源芯片平台和无剑 SoC 平台是什么关系?6 O( ^8 s, `3 M8 y$ L: ]. G
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开源芯片平台和无剑平台都是 SoC 平台,都正逐步推出面向 MCU、工业、安全、车载等应用领域的 SoC 平台,目标都是帮助客户降低芯片设计门槛。, i( R) }! h' H! B9 U4 ~' \& O" J
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所有用户都可在开源平台进行 IP 和芯片的开发验证。' T1 Y" u$ o4 W& s, v$ ~4 j
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无剑则能为客户提供一站式芯片设计服务,包括代理生产、封装、测试等供应链管理服务,芯片产品的落地及市场验证服务等等,是涵盖芯片研发、量产、落地的全链路支持。
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5 V" ^/ G# v1 O7 l8 _MCU 芯片设计平台的功能,得益于平头哥无剑 SoC 平台的四大能力加持:
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- m: S0 l( M- E; \3 m% O- 快:快速理解规格定义,快速集成、验证,快速完成前后端设计,压缩前期研发时间和生产制造时间,用成熟流程减少用户试错成本。帮助客户快速推出产品。0 ~, l7 c" i2 M% j6 z
- 准:直接面对最终用户,获取最准确的规格定义,在此基础上快速推出最符合市场竞争力的产品。
5 B& w8 q2 _. a) T" x0 ^ - 稳:基于稳定可靠的设计平台和验证平台,IP 经过充分的硅验证,标准化的后端设计流程,良好的供应链管控,从生产、封装、测试等一系列保障用户拿到高品质产品。
2 y+ n- x" w A1 m8 D3 { - 全:提供从基础平台设计,到代理生产封装测试等供应链管理,以及驱动操作系统等的全链路支持,用户只需在平台完成核心 IP 的开发验证,就可整合成芯片。所有软件资源都是可以复用,大大缩短开发周期。
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' {* O( T" b1 _$ y* M6 q8、第三方专家如何评价芯片开源?; ^$ H* {& r% }; ^! c* d: N* a
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中科院计算所研究员、先进计算机系统研究中心主任、中国开放指令生态(RISC-V)联盟秘书长包云岗认为,开源芯片是芯片设计领域的发展大势,过去 20 年学界和工程界陆续有些探索,如今,以 AIoT 为代表的 IT 产业巨变,有望推动芯片开源走向拐点。开源能够降低芯片行业门槛,让整个行业共享基础技术、免于重复造轮子,由此改变传统的芯片设计方法和芯片行业格局,这对学科发展、人才培养和市场培育都大有裨益。
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来源:http://mp.weixin.qq.com/s?src=11×tamp=1571727604&ver=1927&signature=fJrBrjhrc6-bNgy*wUuY1oHLT8n41edqCqDAtGizw2MMnPqD-JtYKRNnSSRG6z4rvSNLBhk5uLDFjlq7np5cyS-1YSX5RHYV3GTFAjwkNqd45WwASPCRDj7QppIcnjVR&new=1. L0 y4 z" p5 g4 x; m1 q9 j
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