RISC-V破局关键：测试技术如何助力芯片新赛道

你可能没听过“RISC-V”

但它正在悄悄改写全球芯片格局

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从智能手表的低功耗芯片，到数据中心的高性能计算；从边缘 AI 的图像识别，到智能汽车的座舱系统；这个开源的芯片架构，正成为打破 x86、Arm 垄断的“新势力”。

今天的“芯科技”栏目咱们就聊聊这匹“黑马”。它凭什么火？要跑通赛道还缺什么？以及为什么“测试技术”才是它突围的核心底气？

芯片的 “语言”，决定了它能做什么

想理解 RISC-V，得先从“指令集架构”说起，这是芯片的“语言”。

软件要让硬件干活（比如打开图片、计算数据），得用硬件能听懂的“话”发指令，这套“对话规则”就是指令集。我们熟悉的芯片背后，都有自己的“语言体系”：

•电脑里的英特尔 / AMD，用的是x86 架构（复杂指令集 CISC），功能全但规则繁琐；

•手机里的高通 / 联发科，用的是Arm 架构（精简指令集 RISC），轻便但要交高额授权费；

•而 RISC-V，是新一代的“精简指令集”，主打“开源、免费、可定制”。

RISC-V 的底气：开源 + 定制，打破垄断的关键

RISC-V 不是凭空出现的，2010 年源于加州大学伯克利分校的开源项目，2015 年成立基金会后正式商业化。短短 10 年，它的“朋友圈”已经扩到了70 多个国家、4500 + 会员，如下图，上到英伟达、谷歌这样的巨头，下到无数国产芯片企业，都在押注这个架构。

（数据截至 2024年5月）

RISC-V能火，核心是两个优势：

01、开源免费：不用看别人脸色

和 x86、Arm 不同，RISC-V 的基础指令集完全开源：任何人都能免费使用，不用交一分钱授权费。

02、高度定制：给芯片“开绿色通道”

RISC-V 的基础指令集极其精简，但留了大量“扩展接口”（比如 32 位基础架构 RV32，以及64 位的RV64）。开发者可以针对特定任务，直接在硬件层面加“专用指令”，不用像传统芯片那样靠软件“绕远路”。

举个直观的例子：AI 边缘计算的图像识别传统 CPU 处理 “卷积运算”（AI 识别的核心步骤），得一步步“加载数据→算乘法→算加法→存结果”，一套下来要几十个时钟周期；但基于 RISC-V 的芯片，能直接加一条“卷积专用指令”，相当于给这个任务开了“绿色通道”，3-5 个周期就搞定，效率直接翻 8-10 倍！

再比如低功耗场景：给智能手表做芯片，能砍掉多余的“超标量单元”，让芯片面积缩小30%、功耗降低50%；给边缘 AI 摄像头做芯片，能直接集成“神经网络处理单元（NPU）”，避免数据在内存和核心间“来回跑”（传统架构里，这部分延迟占总耗时的40%以上）。

想 “C 位出道”，RISC-V 还得跨三道坎

虽然势头猛，但 RISC-V 要真正替代 x86、Arm，还有不少“拦路虎”：

1. 软件生态“跟不上”

现在大部分主流软件（比如办公软件、工业软件）都是为 x86、Arm 写的，要在 RISC-V 上流畅运行，得重新“编译适配”——这需要整个行业花时间去完善。

2. 兼容性“有点乱”

不同厂商会根据需求扩展 RISC-V 指令集，但这些“扩展指令”没有统一标准，就像各地的“方言”，互相不通用。比如 A 厂商的芯片能跑的程序，B 厂商的可能就跑不了。

3. 测试验证“难度翻倍”

“可定制”是优点，但也让测试变得更复杂——每个厂商的芯片“脾气”都不一样，需要针对性设计测试方案，工作量比传统芯片多得多。

咱们看一组对比就懂了：x86、Arm 的缓存一致性、多核调度、安全机制都有成熟方案，而 RISC-V 还在“补课”阶段：

尤其是在AI 集群大规模并行计算（比如超算、云服务器）场景，RISC-V 目前还不适用——众核简单堆叠会遇到内存瓶颈、缺乏硬件线程调度等问题，只能先从“数据中心推理、智驾座舱、IoT 设备”这些场景突破。

破局关键：“全流程测试方案”

要解决 RISC-V 的测试难题，需要一套能覆盖全场景的完整方案，这正是是德科技（Keysight）的核心优势。

先看一个场景：一颗基于 RISC-V 的智舱处理器，光对外接口就有 PCIe 5/6、LPDDR 5/6、HDMI 2.1、MIPI CSI/DSI 等十几种，速率快到“1 秒传完 1 部 4K 电影”，信号稍微“歪一点”就会传错数据。

图：基于 RISC-V 多核架构的智舱处理器的高速接口示意

是德科技提供了一整套测试方案，给这些环节“上保险”。

包括发送、信道和接收。方案提供 UXR 实时示波器、 M8000A误码仪、PNA/PNA-X/PNA-L 矢量网络分析仪、P5570A PCIe 协议训练器和 P5552A PCIe 5.0 协议分析仪。支撑 PCIe1.0~6.0 物理层 / 协议层一致性测试、DDR5/LPDDR5/LPDDR6 物理层一致性测试、 400G/800G Ethernet 物理层一致性测试。

图：高速接口物理层测试方案

高速接口测试：精准到“皮秒级”

对 RISC-V 芯片来说，高速接口是 “命脉”，测试要求苛刻到极致。是德科技的方案能覆盖四大关键环节：

发射机测试：看信号 “长得标不标准”

用“UXR 实时示波器”当“裁判”，采集芯片发出的信号，分析波形、抖动、眼图是否符合标准（比如 PCIe 6.0 要求误差不超过 3.13 皮秒，比 1 秒的万亿分之一还短）。

图：主板 PCle 6 Tx 测试组网与测试要求

接收机测试：故意 “找茬” 看芯片抗干扰能力

给信号加“干扰”（比如抖动、噪声），模拟真实场景中的恶劣环境，用M8000A系列误码仪测芯片的误码率，只有误码率≤1E-6（每传输 100 万个数据最多错 1 个），才算合格。

图：PCle 6 Rx Link Eq 测试

传输链路测试：给 PCB、夹具“体检”

芯片封装、PCB 走线、测试夹具都会影响信号质量，用PNA-X 矢量网络分析仪”标定这些环节的损耗，还能通过“去嵌技术”去除额外干扰，确保测试结果准确。

图：网分进行 PCIE CEM 夹具损耗标定

协议测试：看芯片会不会“听话”

用“P5570A 协议训练器”模拟正常 / 异常的协议信号，验证芯片能不能正确响应（比如 PCIe 的 LTSSM 状态机切换）；用“P5552A 协议分析仪”抓包分析，确保协议交互没漏洞。

覆盖全场景：从 IoT 到智驾都能用

不管是低功耗的 IoT 设备（用 LPDDR4/5）、高性能的智舱芯片（用 PCIe 5/6、HDMI2.1），还是数据中心的推理芯片（用 400G/800G 以太网），是德科技的方案都能覆盖，从 PCIe 1.0 到 PCIe 6.0、DDR3到DDR5、LPDDR3到LPDDR6，软硬件一体化解决测试难题。