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不同于x86、Arm，RISC－V作为开源生态，其商业化能力一直远远弱于前二者，而且体量小。然而随着近几年国际关系的变化，对于算力的需求和供应链安全的需求给开源生态的RISC－V带来新的机遇。
在欧美芯片法案陆续落地时，包括俄罗斯、印度在内的各国都公布了自己的RISC－V处理器，中国自然也不能例外。短短几年内，全球RISC-V架构的芯片出货量已经突破了100亿，据了解，ARM架构花了17年时间才在2008年达到这一里程碑，RISC-V则只用了12年左右。SemicoResearch预计，2025年全球将有624亿个RISC-VCPU核心。就连X86架构的发明者和坚定拥护者Intel都在其处理器中用上了RISC-V，并加入了RISC-VInternational，共同推动这个新架构发展。开源的RISC-V指令集芯片已经在IoT市场已经取得了不错的成绩，这也给该领域的领先者ARM带来了不小压力，三分天下有其一的市场格局已经确立。
不过，IOT、消费类市场的竞争已经非常激烈，成为红海。而对于门槛更高、利润也更高的工业、汽车级市场，RISC-V芯片却一直不得其门而入。RISC-V作为一种新兴的精简指令集架构，相较于X86和ARM，其最大的特点是完全开源没有授权限制，同时加上自身架构轻量、模块化等先天优势，RISC-V在全世界生根发芽。但是，RISC-V的生态仍然相对薄弱。以中国市场为例，主流的RISC-V产品主要集中在小家电、可穿戴设备等入门级MCU应用，远未触碰以X86和ARM为主导的中高端领域。
进军工业领域，谁是第一个吃螃蟹的人？
要实现零的突破，除了加强生态建设，还需要有厂商出来做第一个吃螃蟹的人。
在工业领域，跃昉科技（LeapFive）成为了这个挑战者。2022年08月16日，跃昉科技推出了全球首颗量产的工业级RISC-VSoCNB2。跃昉科技由前谷歌CTO江朝晖博士发起，提供从操作系统到云平台的全栈基础智能软件服务，并旨在通过融合人工智能、工业物联网、区块链等交叉领域技术为中国数字经济的创新应用赋能。初创管理及研发团队主要来自谷歌、英特尔、三星、华为、中兴、烽火等知名企业。2020年，当前谷歌CTO江朝晖博士创建跃昉科技时，基于对国内产业环境和发展趋势的深刻理解，她将技术和产品瞄定两个方向：能够充分实现自主性的基于RISC-V开源指令集架构的SoC，以及面向工业物联网、安全等行业的应用。
在国内，大部分的MCU或处理器厂商选择的都是门槛低但竞争激烈的消费类市场，江朝晖博士认为，相比已经成为红海的消费级市场。工业赛道可选的SOC较少，需要的软件生态也较简单。这给了这家成立2年的初创公司实现突破的机会。江朝晖博士认为，清能源落地需要各种应用端设备支持，而能够很好地控制这些用电设备，使其更好地利用清洁能源，就是解决碳问题的关键。另一个重点在于连接能源互联网的边缘系统的智能化，而控制和智能化都是系统芯片所发挥的价值。“能源互联网是非常大的市场，我说这是第四次工业革命。Gartner也围绕这方面做了非常深度的市场调查，围绕能源互联网，他们觉得未来几年是七八千亿美元的市场。”江朝晖博士表示。
双碳背景下，智慧楼宇、工业园区等场景的电力应用都在不断演进，“低碳”的大需求也让这些演进对边缘智能处理器芯片产生迫切需求，NB2高算力、高效能、高集成、高可靠性等高端工业级应用指标在满足负荷预测、电力需求响应等需求上“如鱼得水”。
NB2主要面向智慧能源、智慧物流、智能制造、智慧城市等应用领域。跃昉科技研发VP袁博浒表示，NB2与生俱来的RISC-V开源优势，加上自主研发的安全可控性，为系统应用规避了供应链风险，其工规标准和低功耗设计，满足了苛刻的工业及行业应用需求，其增强的安全特性，也确保了工业物联网系统应用中的数据安全。此外，NB2完善的RISC-V平台开发套件及文档，也为系统应用开发提供了高效的支撑。
电力边缘智能应用
2022年8月16日，在跃昉科技的新品发布会上，其生态合作伙伴展示了NB2芯片在智慧能源、智慧物流、智能制造、智慧城市等多个领域的应用案例。中国电力科学研究院有限公司人工智能应用研究所所长蒲天骄先生展示了NB2芯片在电力边缘智能应用。
电力物联网的发展存在以下痛点：数据传输处理压力大、云端主站计算负荷重、海量数据价值无法挖掘、芯片供货难度大。这些都对电力边缘智能高算力、低功耗、自主可控等方面提出了全新的要求。
随着电力物联网发展及能源数字化转型,电力边缘智能终端的适用场景不断拓展。AI芯片由于其本身智能分析及并行计算能力,成为电力边缘终端的主流核心器件之一,如何通过系统性的分析,根据应用场景选择合适的AI芯片成为目前亟需解决的问题。电力边缘智能芯片是实现边缘智能计算的关键核心，目前，电力系统所需的芯片绝大部分依赖从美国等西方国家进口。
中国电力科学研究院有限公司人工智能应用研究所所长蒲天骄先生表示，之所以选择RISC-V开源指令集，是因为符合国网公司自主可控的发展趋势。另外高算力、低功耗三大优势。
基于NB2的边缘智能网关内置边缘智能框架，YOLO系列的边缘智能算法，实现输电线路的提前预警，识别准确率达到85%以上。
基于NB2芯片设计的边缘智能网关，部署于偏远郊区或山区的铁塔上，通过太阳能板供电，针对不同应用场景，设计多种低功耗模式，典型功耗为3.5W，比基于ARM设计的边缘智能网关功耗降低30%，可以实现无光照条件下持续运行30天。
基于NB2芯片研制无人机巡检系统，研发巡检影像智能识别云平台。特点就是体积小，基于NB2芯片设计的巡检无人机，核心板尺寸6×7×1cm，在同等规格条件下，比传统核心板面积减少20%，实现金具、绝缘子、导线等目标识别。集成到无人机本体，避免了下挂无人机导致的重量、结构复杂问题。
目前，中国电科院已经与跃昉公司签订了战略合作协议，共推动电力物联网边缘智能芯片规格制订、协同研发和成果落地等。下一步希望基于NB2的芯片，多参量物联终端，依托国家重点研发计划项目电力物联网关键技术，和跃昉公司进行合作，下一步研制多参量物联终端，应用于天津现场配套技改项目中，实现数据收集、设备状态监测及通讯等功能。
继保装置方面，依托国家重点研发计划项目，基于自主芯片的变电站高可靠性保护与监控关键技术，深入研究芯片在工业领域的可靠性设计，研制基于RISC-V的继保设备，基于继电保护领域，完成感知信息的监控和就地计算。
能量控制器方面，随着规格化分布式新能源的接入，电源集群控制概念应运而生，针对分布式新能源消纳问题，基于RISC-V研制能量控制器，与能量路由器配合，完成光伏功率预测、功率就地控制分配、实时分析站内数据、光伏板污秽检测等功能。
综合能源网关方面，随着综合能源服务的快速发展，基于RISC-V研制综合能源网关，通过采集、处理电力用户用电系统的电气量信息，对数据进行本地处理、运算，为电力用户、社会节能服务机构、各级政府等提供能效服务。
智慧物流应用
链昇科技创始人王瑾璠博士介绍了NB2芯片在智慧物流领域的应用。
他表示，快递物流是属于物流里面的红海，比较标准化的一个场景。因为快递物流的场景是相对来说比较简单，因为都是一个一个快递盒，一个一个包裹，相对来说比较容易处理。但是真正的难题其实在于合同物流，也就是非标准化的，跟生产制造紧密相关的物流，这是占据最大的市场份额。
传统物流的提升门槛在于缺乏足够的仓库运营管理者。“我们可以轻易地建一百、一千个仓库，但很难培养一千个高水平的管理者。”要保证管理的一致性，输出精确的决策，就需要采集精确的数据，并且能够实现对物流场景的建模。要做到物流管理的精确和一致性，物流的自动化和智能化成为必须。针对智慧物流应用场景，链昇科技提供RISC-V智慧物流解决方案：共三层，感知交互层，IOT平台和上层决策系统。
感知交互层面包括智能标签、电子价签、智能装备和生产要素和载具车辆进行交互。IOT平台层，涉及安全计算，要求芯片具有较强算力。在网关产品采用NB系列。上层决策系统，对采集数据进行存储、聚合、训练、不断迭代、优化决策模型，同时向客户提供SaaS服务。这里会采用NB系列后续高端版本。
除此之外，链昇科技旗下还有一家公司是物流机器人公司，总部在香港，采用电磁流式运输的技术。以往一个仓库最多放几十台AGV小车。电磁流式物流机器人产品通过地板产生的磁场去推动物体移动，相当于每一块地板砖都是可独立控制的智能体。这也要求处理器必须精确地控制电机，输出磁场。对于控制需要很高的实时性，需要控制的精度和实时性。此外需要有实时的数据处理能力，以及先进的控制网络。这就要求处理器既有MCU的能力，也要有CPU的能力。一颗NB2芯片可以实现过去两颗MCU+一颗FPGA的功能。此外，每一块地砖上的控制，还有配套的专业网关。
除了物流机器人，链昇科技还提供智能分拣小车、智能标签、电子价签等产品，均采用跃昉的BF系列芯片作为主控。通过上述传感器，可以实现对仓库人员动作的检测，对货物状态的检测，对库存状态的检测，最终在云端构建数字孪生的仓库系统。
智能建筑应用
中国电力科学研究院能源互联网技术研究院高级专家姚国风先生则介绍了，在双碳背景下，电网结构如何进行改造。
最近几年不管是广东还是四川、江苏、浙江，都存在夏季高峰的时候制造企业停工，就是因为新能源发电不足，对国家电网造成很大压迫。目前中国电网结构60%以上是火电，双碳背景下，火电会减少，而风光电具备很大的波动性和间接性。水电的储量不到5亿千瓦，且70%已经开发。
所以要开源节流。除了在电源侧增加供应，在负荷侧有很大的资源浪费，就是家用空调和中央空调。在负荷侧，会增加大量充电桩、中央空调，家用的智能设备，还有智慧工厂的设备。这些设备都可以参与到电网的灵活调控，如果聚合起来相当于1.2亿千瓦的可调资源。广东的高峰负荷1.4亿千瓦，整个体量相当于5个三峡电站，如果能把这些建筑的中央空调等聚合到一起，那对我们国家的贡献巨大。除了中央空调、家电，包括充电桩，都可以参与电网调控，可以通过激励、补贴或者积分的方式，给用户做一些补偿。
要实现上述功能，比较重要的就是芯片和区块链。要解决这一点，可以通过信息化的手段，通过芯片+电网+互动设备，实现灵活互动。将空调、电动汽车、储能等终端聚合起来，形成虚拟电厂，参与电力调控。这里也会用到NB2芯片。
基于RISC-V的机密精密计算应用
摩联科技联合创始人兼CTO许刚先生介绍了RISC-V的另一个重要应用领域机密精密计算。机密精密计算是隐私计算非常重要的分支，简单地讲就是可以在保护参与计算的数据以及算法的前提下，算出结果。目前这种计算主要应用于金融等对于隐私和安全要求较高的领域。
机精密计算是隐私计算里面的一个分支，机精密计算是以硬件作为基础，需要在权威机构的背书下实现的一种系统安全机制，通过一个安全的容器，把参与计算的数据和算法放到安全容器内，在容器内部解密，变成一个明文。得出运算结果后再加密，送给一个制定的数据接收方，这就是机密精密计算的基本过程。通过这种方式既可以实现数据的可信流动，又可以保护数据的隐私。
值得一提的是，机精密计算存在不少问题。最关键的知识产权都掌握在外国公司手中，因此需要RISC-V来实现自主可控的芯片。其次，市面上涉及机密精密计算的芯片大多安全性足够高，但计算能力很弱，只能做有限的计算，无法实现复杂的算法。而算力足够强的芯片，要么安全性不够，要么安全边界不清楚。对于金融行业要求安全边界的应用场景，无法通过认证。
采用NB2芯片，可以实现自主可控，实现安全密钥、芯片标识、安全启动等关键安全机制。在此之上可以运行安全的环境，实现机精密计算的服务能力。得益于NB2的4核1.8G强大的处理能力，有非常好的计算人物的适用性。
除了安全芯片，还有区块链。在端侧采集数据后，要保证数据在存储期内没有改变，可以溯源。必须保护原始数据和隐私的情况下进行计算。将数据采集之后，再上到云端。基于NB2的精密计算办卡，可以插在电脑或服务器上，实现安全的计算环境。
全球首款可量产工业级RISC-V处理器
作为目前业内第一款基于RISC-V架构的边缘智能高端处理器。有别于市面上以MPW居多的中高端RISC-V处理器方案，NB2是目前第一款FullMask的RISC-V架构高端应用处理器，这意味着尽管工业领域应用复杂多元，但NB2已经具备规模量产的基础。
NB2功能框图
据了解，NB2搭载了跃昉科技自研的四核64位RISC-V核心，主频高达1.8GHz；外部存储器支持DDR4/LPDDR4(x)，带宽分别可达3200MT/s和4266MT/s；内置多种硬件加速引擎，包括3DGPU、4TOPS算力NPU、独立的图像、音频及数据处理引擎等；同时集成了各类标准高中低速接口，如USB3.0/2.0，千兆以太网、SDIO4.0、LVDS/DSI、PDM、I2S/PCM、ADC、SPI、UART、I2C、PWM等；NB2符合工业级标准，工作温度范围-40℃~85℃，封装为FCBGA19x19mm/0.65pitch/728pin，典型功耗低至5W。考虑到要求严苛的工业物联网应用场景，NB2采用12nm工艺及工业级标准设计制造，完全满足高稳定、高可靠、低功耗等工业环境需要。根据跃昉科技研发副总裁袁博浒的回复，在性能方面目前RISC-V的64位核心性能对标ARM的A55和A72之间。
除了提供芯片硬件，跃昉科技还提供软件上的全栈解决方案。NB2的开发过程中跃昉科技已和行业头部级客户进行了合作，针对RISC-V仍不够完善的生态，弥补底层软件的不足，并提前开发中上层软件应用。如在和某智慧能源客户的合作中，双方利用原型平台搭建出能源网络中的边缘智能设备，实现了对能源网络南向终端的数据采集、计算分析、存储管理等功能，且能够和北向云平台按需交互。2021年，双方在实际应用场景中进行了试点，历经近一年的高效稳定运行，该客户对跃昉科技RISC-V产品的的应用效果予以充分肯定，对未来的推广前景充满期待。
此外，跃昉科技还与智慧物流、数据安全等细分市场的客户保持深度互动，通过技术开发的方式提前对RISC-V应用生态进行布局。面向不同的应用场景，跃昉科技有针对性地开发了边缘计算框架，成功移植Docker运行环境、Go/Rust等语言支持、甚至Ethereum等区块链方案至RISC-V平台，为客户系统应用提供定制化、差异化的解决方案。NB2原型系统在边缘智能、增强安全方面的特性也让客户对RISC-V应用充满信心和期待。
据了解，跃昉科技的新一代高端RISC-VSoC产品NB2预计在2022年Q3实现量产。随着在各类行业应用纷纷落地，NB2必将成为RISC-V崛起潮流中一股不可忽视的力量，跃昉科技也将携高端RISC-V产品的出众优势，开创高端边缘智能应用的一个崭新时代。
点评：进军工业、车规市场，成为RISC-V厂商新的突破口
如同江博士所言，目前消费类、IOT市场的入门级MCU已经杀成红海。
要在生态不够成熟的情况下，在这些领域挑战ARM架构，对于RISC-V厂商的难度较大。
而凭借供应链安全可控、架构灵活、成本可控、开源共享等优势的支持下，进入生态要求没那么高的工业、汽车市场成为RISC-V厂商一个新的方向。
事实上，除了国产RISC-V厂商，包括瑞萨这样的老牌半导体厂商近年来也在RISC-V领域动作频频。先是在去年宣布采用晶心科技32位RISC-VCPU内核IP用于其预编程的ASSP（专用标准）产品，随后在今年4月宣布与SiFive合作，借助SiFive的RISC-V核心IP授权打造面向汽车的半导体方案。2022年将至，瑞萨反倒是率先借助日本半导体公司NSITEXE推出了集成RISC-V协处理器的汽车MCURH850/U2B。基于28nm制程的RH850/U2B集成了8个400MHz的G4MHCPU核心，主打高性能、高能耗比和免干扰，适用于区域控制ECU、域控制ECU、通信网关和车辆运动应用。
除了瑞萨，专注于AISoC开发的初创企业耐能，也在今年11月发布了基于RISC-V的自动驾驶芯片KL530。耐能的第一代SoCKL520采用了双Cortex-M4的CPU架构，一个用于系统控制，一个用于AI协处理器，并集成了KDP520NPU，但受其算力限制，KL520主要用于一些智能家居的边缘AI场景。根据耐能的说法，未来10年是L1和L2级自动驾驶汽车出货量猛增的时间节点，这颗KL530足以为该等级范围内的自动驾驶汽车赋能。据悉KL530将发布两个版本，一个用于汽车后装市场，为L0汽车赋予L1或L2级的自动驾驶；另一个则是车规认证的前装芯片版本，直接内置于车辆中，耐能也已经与丰田开展合作，未来将其ADAS技术推向市场。
可以说，不管是跃昉科技、瑞萨还是耐能，都已经开始探索RISC-V的新边界，并已经取得一定的成绩。在供应链安全可控的大背景下，高端RISC-V的芯片必将挑战ARM\X86的固有市场格局，并带来一波新的机会。
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