中国产模块采用率增加,RISC-V 中国市场升温

2019-07-11 15:37:17 来源: 半导体行业观察
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中国产的模块正在被很多产品(日本及其他海外国家)采用,最具有代表性的就是在Wi-Fi通信模块(Module)领域比较有名的乐鑫信息科技股份有限公司(以下简称为“Espressif”),其产品在行业内极其有名。我们之前也曾多次提到这家公司的产品。不仅是中国扫地机器人(Robert)、IoT边缘计算机(Edge Computer)“M5STACK”,瑞萨电子的微控制板(Micro Controller Board)“ GR-LYCHEE”也都采用了Espressif的Wi-Fi模块。

 

另外,中国的厂商推出的LTE模块、Wi-Fi模块、Bluetooth(蓝牙)模块简直是数不胜数,价格低廉、广泛应用于各种领域。其中一个主要特点是我们发现,中国现在对RISC-V的应用越来越多。

 

本文我们将其中最具有特色的几款产品进行深度解读,首先就是中国SiPEED的AI 模块“M1 AI Module”

 

搭载RISC-V处理器的AI模块

中国SiPEED的AI 模块“M1 AI Module”进行说明。SiPEED也销售显示屏(Display)、摄像头(Camera)配套(Kit)的“MAiX”系列等产品,图1是M1 AI Module的外观,尺寸仅有1英寸,单面仅有端子,封装面由金属护罩(Shield)覆盖。乍一看与Wi-Fi模块、LTE模块没有什么大的区别。金属护罩上记载着很多重要信息。

 

图1:使用了RISC-V的SiPEED的“M1 AI Module”。(图片出自:TechanaLye Report)

 

现在,在CPU领域,手机方面基本采用Arm基准,PC和服务器(Server)等方面基本被Intel的X86基准垄断。在车载、嵌入式用途等方面,各家公司虽然采用了不同的CPU,但都没有达到较大的TAM(Total Addressable Market,即市场规模)。在以上这种比例明确的CPU市场上,RISC-V以开放的战略“上场”了。 

 

全球半导体厂商、机器制造厂商已经公开表示要采用RISC-V,如存储半导体厂商Western Digital、GPU厂商NVIDIA等。另一方面,也有很多中国厂商参与了RISC-V基金(RISC-V Foundation),也就是说中国厂商现在正专注于RISC-V内核(Core)的芯片、产品研发。日本现在有6家公司(公司分别是日立制作所、SONY、NSITEXE、SHC(Software Hardware Consulting)、PEZY Computing、Techana-Lye)是RISC-V基金的成员。

 

从图1中的模块图片我们可以看出,M1 AI Module搭载了“K210”处理器,也可以进行摄像头AI处理、8 Microphone Audio 处理。CPU上搭载了64bit(比特)版的2个RISC-V内核“RV64GC”。图1上部记载了其主要的功能(在蓝色方形内)。

 

伴随着以上这些模块和芯片的诞生,RISC-V的实绩也不断提高,同时也增加了其被采用的事例。

 

图2是拆掉了金属护罩(Shield)的上述模块的封装基板图,左侧是具有RISC-V内核的主处理器(Main Processor),即中国KENDRYTE(嘉楠耘智)的“K210”,基板上还搭载了其他2个功能芯片(被动元件除外):中国RYCHIP Semiconductor(蕊源半导体)的电源IC(右)、中国Giga Device Semiconductor(兆易科技半导体)的串行快闪存储器(Serial Flash Memory,非挥发性存储器)。如图所示,全部都是中国的芯片。

 

图2:M1 AI Module的内部几乎都是中国的芯片。(图片出自:TechanaLye report)

 

KENDRYTE的K210(处理器)和RYCHIP Semiconductor的电源IC也被直接应用于SiPEED的MAiX系列,因此作为组合套件(Kit)销售。

 

在当前的智能手机领域,其主流是一家制造商(Qualcomm、MediaTek、Samsung Electronics、HiSilicon)“捆绑(Kit)”处理器(Processor)、电源IC、Transceiver (收发器)并进行销售;在通信、Computing Module(计算模块)领域,处理器、电源IC还是分别由不同的厂家提供。比如说,Intel、NVIDIA与Texas Instruments(TI)、Maxim Integrated、罗姆、中国&台湾的电源IC厂商的芯片进行组合的情况比较多。

 

KENDRYTE和RYCHIP在SiPEED模块方面也取得了一定的实绩,今后,他们应该会按照当前的组合形式继续扩大应用事例。

 

中国厂商也开始把RISC-V推向FPGA

图3是M1 AI Module以外的SiPEED产品的基板图片,左侧是MAiX系列基板,连接摄像头和显示屏,并进行图像的AI处理(由于带有摄像头等元件,用户可以自己进行组装)。不仅搭载了与图1中的芯片作用相同的元件,还搭载了把USB转换成串行(Serial)的中国WCH的芯片。这个基板上的大部分芯片也都是中国产的。

 

图3的右边是支持RISC-V的FPGA基板,搭载了一家名为ANLOGIC(安路科技)的中国厂商的FPGA。Display Touch Controller(显示屏触摸控制器)也是中国的NSIWAY(纳芯微)生产的。另外,还搭载了中国的其他3个芯片,中国芯片的比例高达5/7。

 

图3:SiPEED产品的基板。(图片出自:TechanaLye report)

 

说起FPGA, Intel(Altera)、Xilinx、Lattice Semiconductor、Microsemi(Microchip Company)等美国企业阵容以压倒性的优势占据首位,如上文提到的一些产品采用了中国的FPGA,其制造工艺虽然稍有些旧(TechanaLye对其进行了详细的测量,并对制造工艺进行了测评),作为“mini FPGA”来使用完全没有问题。

 

在文章开头,我们提到了中国目前拥有被全球采用的Espressif的模块,此次我们分解的SiPEED的模块几乎都是由中国的芯片构成的,从廉价、高性能(作为Edge处理的话,Spec足够了)的特点来看,今后很有可能成为“第二个Espressif”。

 

图4:ANLOGIC的FPGA(左)、KENDRYTE的处理器—“K210”。(图片出自:TechanaLye Report)

 

我们继续看这个产品,图片的左侧是ANLOGIC的FPGA,芯片虽然比较小,FPGA的Logic Area(逻辑区域)、SRAM Area、乘法器Area、DRAM Interface都是分开的,几乎与其他厂商的FPGA拥有同样的构造。

 

在显微镜下观察,芯片记上有ANLOGIC的公司名、产品开发的年份。从图片我们也可以看出,这个芯片应该是在2016年开发的。此外,从图片我们可以看出,此照片是用药水把线路除去后的“扩散层”。

 

自开发到现在已经时隔3年,ANLOGIC应该还在进行更加细微化的FPGA的开发,今后,ANLOGIC和其他中国厂商应该还会做出搭载更大的Logic Area(逻辑区域)、SRAM等的高机能的FPGA吧。

 

图4 的右侧是搭载了RISC-V内核的KENDRYTE的“K210”的开封后的图片。这边也是用药水除去了线路层,可以清晰地看出内部的IP(Intellectual Property)。(此图片稍微有点模糊。)

 

芯片上记录了设计开发的厂商和年份标识,但是,可以明显看出的是设计开发的厂商并非KENDRYTE,而是别的厂商,是一家在处理器开发方面有丰富经验的厂商。此外,芯片上记录的年份为2017年。

 

此外,从规格来看,“K210”被认为是双核(Dual Core)的RISC-V,但结果证明此芯片搭载了4个RISC-V内核。如果不开封芯片,以上这些信息就无法获取呀!

 

提供这种硅的厂商将该产品以四核(Quad Core)的形式发布,而KENDRYTE仅仅公布了其中2个的规格,却以双核的形式使用。很有可能把同一个硅分开使用了。这样的事例也比较多,不能仅靠封装(Package)来判断,如果不开封芯片,确认厂商名、厂商型号、制造年份等信息就可能出现“判断失误”!

 

不管怎么说,仅采用中国芯片(内部构成可能有不同)的模块正在加速增长。由于也存在一些类似“封装(Package)是中国、内部是其他国家”的情况,所以开封芯片变得越来越重要。TechanaLye 公司不单单依靠封装(Package)下结论,今后也会继续以开封芯片、确认内部的形式进行“真正的解析工作”。

 
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