在地緣政治割裂全球化的時(shí)代，RISC- V正讓我國(guó)汽車芯片走出IP授權(quán)和自研門檻高的圍城；與此同時(shí)，開(kāi)源芯片也將帶動(dòng)開(kāi)源軟件，特別是操作系統(tǒng)的開(kāi)源，這對(duì)于打造開(kāi)源、開(kāi)放的智能汽車生態(tài)也是一個(gè)意外之喜。
在電子電氣架構(gòu)走向中央計(jì)算時(shí)代的今天，電子電氣架構(gòu)對(duì)新汽車的重要性不言而喻，是汽車正常運(yùn)行不可或缺的生命線，也決定了一款車型電動(dòng)化和智能化的上限。智能汽車的下半場(chǎng)，正讓“輪子上的計(jì)算機(jī)”向“輪子上的高性能計(jì)算平臺(tái)”邁進(jìn)，它需要囊括的已不只是被動(dòng)安全，而是更廣闊的智能化場(chǎng)景。軟件定義汽車的新方向下，衍生的一個(gè)新趨勢(shì)是，RISC-V正在大舉進(jìn)軍汽車。中國(guó)工程院院士倪光南在6月18日重慶舉行的第三屆中國(guó)汽車芯片高峰論壇上表示：“RISC-V是我們信息領(lǐng)域芯片的關(guān)鍵核心技術(shù)，采用開(kāi)源模式的一種新的技術(shù)。所以它能夠有力的推動(dòng)新的技術(shù)產(chǎn)業(yè)和新模式、新動(dòng)能的創(chuàng)新發(fā)展。這樣就可以對(duì)于新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展起很大的推動(dòng)作用?！?/span>軟件開(kāi)源生態(tài)的魅力在于，不同的開(kāi)發(fā)者和企業(yè)在開(kāi)源生態(tài)中都可以共同參與、貢獻(xiàn)和改進(jìn)。
在歷史與未來(lái)的交匯點(diǎn)上，開(kāi)源生態(tài)是給正在經(jīng)歷大變革的汽車工業(yè)走向新汽車時(shí)代的一把鑰匙。時(shí)代的召喚：EE架構(gòu)從分布式邁向集中式2007年，德?tīng)柛?DELPHI)首先提出E/E架構(gòu)的概念，具體就是在功能需求、法規(guī)和設(shè)計(jì)要求等特定約束下，將汽車?yán)锏膫鞲衅?、中央處理器、電子電氣分配系統(tǒng)、軟件硬件通過(guò)技術(shù)手段整合在一起——通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，將動(dòng)力總成、傳動(dòng)系統(tǒng)、信息娛樂(lè)系統(tǒng)等信息轉(zhuǎn)化為實(shí)際的電源分配的物理布局、信號(hào)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、診斷、電源管理等電子電氣解決方案。經(jīng)過(guò)近20年時(shí)發(fā)展，今天模塊化和集成化已經(jīng)完成，隨著SOC芯片算力的迅速增長(zhǎng)，已經(jīng)演進(jìn)到域集成的階段。分布式架構(gòu)的極限只能達(dá)到L2級(jí)別的自動(dòng)駕駛能力正成為共識(shí)，因而分布式架構(gòu)注定將成為歷史。今天，智能座艙和自動(dòng)駕駛需要更多的ECU和傳感器，但分布式EEA已經(jīng)到達(dá)瓶頸，算力和總線信號(hào)傳輸速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求，因此必須引入搭載更高性能車規(guī)級(jí)芯片的域控制器、車輛以太網(wǎng)和集中式EEA。
SOC主控芯片是域控制器的核心，自動(dòng)駕駛的等級(jí)從L1到L5，每提高一個(gè)級(jí)別，算力需求就需要增加數(shù)十倍。近年來(lái)國(guó)內(nèi)有眾多芯片企業(yè)進(jìn)軍汽車芯片領(lǐng)域，但是在高算力的汽車芯片領(lǐng)域，自主可控能力明顯不足。我國(guó)本土市場(chǎng)仍然被高通、英偉達(dá)等海外公司占據(jù)，大部分中國(guó)汽車芯片企業(yè)的主力產(chǎn)品還停留在MCU上。與此同時(shí)，包括操作系統(tǒng)、中間件、虛擬機(jī)、芯片驅(qū)動(dòng)軟件等基礎(chǔ)軟件，成為軟件定義汽車時(shí)代中不可或缺的中堅(jiān)力量。德國(guó)華人汽車工程師協(xié)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)兼秘書長(zhǎng)秦玉學(xué)表示：“基礎(chǔ)軟件的重要性不斷提高，基礎(chǔ)軟件包括操作系統(tǒng)、中間件、虛擬機(jī)、芯片驅(qū)動(dòng)軟件，核心作用就是高效調(diào)配硬件資源來(lái)處理上層應(yīng)用軟件傳達(dá)下的任務(wù)，基礎(chǔ)軟件是異架構(gòu)從簡(jiǎn)單走向復(fù)雜的必然產(chǎn)物，傳統(tǒng)控制功能不需要操作系統(tǒng)，只需要單任務(wù)功能控制就可以?！?/span>他同時(shí)表示，從域集中式架構(gòu)到中央級(jí)集中式架構(gòu)，情況會(huì)變得越來(lái)越復(fù)雜，基礎(chǔ)軟件的重要性越來(lái)越重要?；A(chǔ)軟件在汽車中還必須具備可維護(hù)性，功能安全、信息安全、故障隔離、可升級(jí)性等多種用途，并為上層應(yīng)用軟件提供通用的平臺(tái)化的開(kāi)發(fā)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)去硬件化。目前，市場(chǎng)正處于從過(guò)去的分布式EE架構(gòu)邁向域集中式EE架構(gòu)的轉(zhuǎn)變過(guò)程中，預(yù)計(jì)到2025年，將徹底開(kāi)啟中央+區(qū)域計(jì)算的EE架構(gòu)時(shí)代。這同時(shí)對(duì)芯片和汽車操作系統(tǒng)提出了更高的要求。特斯拉是將開(kāi)源模式和開(kāi)發(fā)者社區(qū)思維首次大規(guī)模引入汽車產(chǎn)業(yè)的攪局者，但今天擁抱開(kāi)源已經(jīng)不僅僅是特斯拉的專利。我國(guó)汽車操作系統(tǒng)和車載芯片產(chǎn)業(yè)雖然起步較晚，自主創(chuàng)新能力不足，但今天入局者眾多，產(chǎn)業(yè)高度繁榮，不過(guò)問(wèn)題是各企業(yè)在開(kāi)發(fā)過(guò)程中存在大量基礎(chǔ)性的重復(fù)工作。這會(huì)導(dǎo)致一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題：每一個(gè)車廠所開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)，如果都不兼容，將會(huì)造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。當(dāng)一套車控操作系統(tǒng)采用開(kāi)源架構(gòu)時(shí)，所有開(kāi)發(fā)者在開(kāi)源社區(qū)里就可以共同研發(fā)，共同投入，各個(gè)不同的主機(jī)廠可以基于自主需要開(kāi)發(fā)不同的獨(dú)立體系。賽力斯汽車總裁何利揚(yáng)表示：“從車企角度而言，我們當(dāng)然希望出現(xiàn)類似于安卓這樣的平臺(tái)，如果有類似這樣的平臺(tái)，對(duì)主機(jī)廠而言作用顯著?！?/span>同時(shí)，開(kāi)源將會(huì)吸引了更多開(kāi)發(fā)者和開(kāi)發(fā)公司參與，從而加速適配過(guò)程中的技術(shù)創(chuàng)新。目前我國(guó)汽車軟件人才相對(duì)匱乏的狀況，也可以借助開(kāi)源得到改觀。不過(guò)汽車軟件開(kāi)源不同于傳統(tǒng)的軟件開(kāi)源，汽車與人的生命安全相關(guān)，是個(gè)以安全為核心核心的特殊產(chǎn)品，所以簡(jiǎn)單地將軟件開(kāi)源的原則引入汽車軟件開(kāi)源面臨很多困難。何利揚(yáng)認(rèn)為：“我的理解一定要結(jié)合行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，在當(dāng)前趨勢(shì)下，可能跟芯片，生態(tài)，尤其跟主芯片相應(yīng)智能生態(tài)的結(jié)合，加上產(chǎn)業(yè)的力量進(jìn)行組合，才更有可能。中國(guó)缺的不是軟件人才，而是對(duì)軟件的價(jià)值認(rèn)可?！?/span>如果主機(jī)廠用了A供應(yīng)商的開(kāi)源系統(tǒng)，但車并沒(méi)有變得更好，那就必然不會(huì)再用。開(kāi)源的核心是建立在通用化平臺(tái)的基礎(chǔ)上，打造個(gè)性化差異獲得用戶對(duì)自己商品的喜愛(ài)。當(dāng)然，隨著技術(shù)進(jìn)化，開(kāi)源必然也面臨商業(yè)利益平衡分配的問(wèn)題。不能否認(rèn)，當(dāng)前車企進(jìn)入智駕競(jìng)爭(zhēng)白熱化的階段后，卷的行為開(kāi)始變形。一些車企在供應(yīng)商費(fèi)勁心血做好開(kāi)源技術(shù)方案后，就一腳把供應(yīng)商踢開(kāi)，然后自己去做垂直整合。最后，再向投資人和消費(fèi)者美其名曰的說(shuō)：“瞧，這是我們自己全棧研發(fā)的技術(shù)能力體現(xiàn)?！?br style="margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;"/>那怎么防止開(kāi)源邁入體系之爭(zhēng)、生態(tài)之爭(zhēng)的現(xiàn)象發(fā)生？
何利揚(yáng)認(rèn)為：“先開(kāi)源的方向要放在車載操作系統(tǒng)部分，首先解決車內(nèi)的問(wèn)題。這樣難度會(huì)小很多，一旦大類開(kāi)源就很麻煩，涉及芯片、操作系統(tǒng)，智能生態(tài)就會(huì)很復(fù)雜。”開(kāi)源對(duì)汽車的價(jià)值不言而喻，但仍舊有很多核心問(wèn)題沒(méi)有解決。比如說(shuō)域和域之間算力分配、動(dòng)態(tài)分配、架構(gòu)里面的安全性設(shè)計(jì)等。如果希望在短時(shí)間把問(wèn)題解決，那就需要一個(gè)開(kāi)放透明的開(kāi)發(fā)者社區(qū)，吸引更多開(kāi)發(fā)者一起討論解決這些核心問(wèn)題。開(kāi)源,讓每一家車企都具備成為科技屬性公司的可能性同時(shí)，卻也拔高了信任體系和商業(yè)道德的防線。我們所說(shuō)的芯片開(kāi)源，一般是說(shuō)這個(gè)指令集是開(kāi)源的，即大家都能用這個(gè)指令，但像過(guò)去傳統(tǒng)的X86、ARM架構(gòu)并不開(kāi)源，一旦用它們指令是意味要獲取它的授權(quán)，需要支付授權(quán)費(fèi)用。
但RISC-V是一種開(kāi)源的芯片架構(gòu)。大概在十多年以前，加州伯克利分校Patterson教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)發(fā)布了這樣一個(gè)采用開(kāi)源模式的新架構(gòu)，任何人、任何機(jī)構(gòu)都可以使用，無(wú)需授權(quán)，極易商業(yè)化，也可以變成自己的產(chǎn)品，但很重要的條件是，要保持原來(lái)開(kāi)源模式。倪光南說(shuō)：“我國(guó)從事軟件開(kāi)源的人數(shù)僅次于美國(guó)，居第二位，開(kāi)源能夠達(dá)到的共享，以及規(guī)模都是世界第一。當(dāng)然還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，中國(guó)要從開(kāi)源大國(guó)向開(kāi)源強(qiáng)國(guó)發(fā)展。”早些年，“選X86還是選ARM？”這是芯片在設(shè)計(jì)之初大家討論的首要問(wèn)題之一。從商業(yè)模式來(lái)說(shuō)，X86是封閉的指令架構(gòu)，適合PC端的高性能計(jì)算，功耗最高，供應(yīng)商主要為英特爾和AMD，基于架構(gòu)開(kāi)發(fā)芯片并且售賣；Arm架構(gòu)是由Arm公司研發(fā)，適用于移動(dòng)通訊領(lǐng)域，擴(kuò)展性不及X86但能耗居中，基于架構(gòu)再開(kāi)發(fā)處理器核出售給芯片設(shè)計(jì)公司。RISC-V是目前市面上主流架構(gòu)中，并不由某一家公司所主導(dǎo)的芯片架構(gòu)，多用于智能穿戴設(shè)備，指令精簡(jiǎn)，沒(méi)有歷史包袱，功耗也最低。所以這意味著編譯器可以更容易地生成高效的機(jī)器代碼，使得程序更容易優(yōu)化，并且更容易移植到不同的RISC-V處理器上。通常，設(shè)計(jì)一個(gè)芯片，比如14納米要上億美元的研發(fā)，而現(xiàn)在用開(kāi)源，大力度降低了成本。使得中小企業(yè)都可以設(shè)計(jì)芯片，不再是大公司的獨(dú)有。但大家最關(guān)心的還是，對(duì)于芯片供應(yīng)商、一級(jí)供應(yīng)商和OEM而言，RISC-V在汽車行業(yè)有哪些優(yōu)勢(shì)？其一，RISC-V提供高性能效率。另一個(gè)好處是它能夠?qū)崿F(xiàn)最先進(jìn)的、具有低延遲和模塊化ISA的全新設(shè)計(jì)。這種靈活性允許CPU ISA中的緊湊狀態(tài)，從而促進(jìn)特定領(lǐng)域功能的創(chuàng)新。定制選項(xiàng)比比皆是，可實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展且靈活的設(shè)計(jì)。
其二，RISC-V提供出色的價(jià)格、性能、面積 (PPA)，其架構(gòu)可從MCU 無(wú)縫擴(kuò)展到數(shù)據(jù)中心應(yīng)用程序。此外，RISC-V還提供靈活的商業(yè)模式。RISC-V ISA優(yōu)先考慮安全性，包括內(nèi)存保護(hù)、硬件強(qiáng)制隔離（如可信執(zhí)行環(huán)境 (TEE)）、虛擬化，甚至加密指令等功能。
其三，對(duì)于OEM和Tier-1，RISC-V提供多源和供應(yīng)鏈安全性，提供第二個(gè) CPU ISA選項(xiàng)。RISC-V是一種開(kāi)放的 ISA，這意味著它提供了豐富的生態(tài)系統(tǒng)和豐富的獨(dú)立資源可供利用。這促進(jìn)了價(jià)值鏈內(nèi)的垂直整合，通過(guò)擴(kuò)展RISC-V產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)差異化和創(chuàng)建有競(jìng)爭(zhēng)力的解決方案。此外，RISC-V ISA 符合功能安全和安全標(biāo)準(zhǔn)。
根據(jù)SHD Group RISC-V 市場(chǎng)報(bào)告，RISC-V 預(yù)計(jì) 2018 年至 2025 年復(fù)合年增長(zhǎng)率為 146.2%。隨著輔助駕駛技術(shù)向L3、L4、L5級(jí)別邁進(jìn)，汽車芯片需要處理的數(shù)據(jù)量將呈幾何倍數(shù)增長(zhǎng)。未來(lái)的芯片將更為強(qiáng)大，能夠支持更復(fù)雜的決策邏輯和更高的數(shù)據(jù)處理能力。對(duì)于芯片制造商來(lái)說(shuō)，提供高性能、低功耗和高集成度的ADAS芯片將成為關(guān)鍵。此外，與車載傳感器、攝像頭等設(shè)備的融合也為芯片設(shè)計(jì)帶來(lái)新的機(jī)會(huì)。目前，國(guó)際一些知名的廠商，比如高通、博世、英飛凌、NXP這些汽車芯片廠商聯(lián)合宣布，將成立一家RISC-V公司，并以汽車市場(chǎng)為首個(gè)發(fā)力點(diǎn)。總的來(lái)說(shuō)，未來(lái)作為主流CPU可能出現(xiàn)三種主要架構(gòu)，X86、ARM以及新的RISC-V。據(jù)市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)Semico Research《RISC-V 市場(chǎng)分析：新興市場(chǎng)》報(bào)告預(yù)測(cè)，到 2025年，全球 RISC-V架構(gòu)芯片數(shù)量將達(dá)到624億顆。但倪光南認(rèn)為，中國(guó)的RISC-V，特別是在智能汽車領(lǐng)域的發(fā)揮下，完全有可能承擔(dān)起新的功能。在地緣政治割裂全球化的時(shí)代，RISC- V正讓我國(guó)汽車芯片走出IP授權(quán)和自研門檻高的圍城；與此同時(shí)，開(kāi)源芯片也將帶動(dòng)開(kāi)源軟件，特別是操作系統(tǒng)的開(kāi)源，這對(duì)于打造開(kāi)源、開(kāi)放的智能汽車生態(tài)也是一個(gè)意外之喜。
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