RISC-V 這是一種開源指令集架構,用於開發適用於各種應用(從嵌入式設計到超級電腦)的客製化處理器。
與專有處理器架構不同,RISC-V 是一種開源指令集架構(ISA),用於開發針對各種終端應用而設計的客製化處理器。RISC-V 指令集架構最初由加州大學柏克萊分校開發,被視為基於精簡指令集電腦(RISC)概念所建構的第五代處理器。由於其開放性與技術優勢,近年來已廣受歡迎。 該標準目前由RISC-V International 負責管理,該組織擁有超過 3,000 名成員,並表示截至 2022 年底,搭載RISC-V 核心的晶片出貨量已超過 100 億顆。目前有許多RISC-V 的實現方案,既有開源核心,也有商業 IP 產品。
作為一種開放標準架構,RISC-V 由「RISC-V International」的會員公司所定義,該組織是 ISA 背後的全球性非營利組織。其宗旨在於,透過合作,會員公司不僅能為處理器創新開闢新途徑,同時也能促進更高層次的設計自由度。
這款免版稅的RISC-V ISA具備一套精簡的核心指令集,所有設計的軟體皆以此為基礎運行。其可選擴充功能讓設計人員能針對各種不同的終端市場量身打造架構。本質上,RISC-V 架構讓設計人員能夠根據目標終端應用進行客製化並打造處理器,從而針對這些應用優化功耗、效能與面積(PPA)。RISC-V 指令集架構還提供了靈活性,讓設計者能從現有功能中自由挑選所需項目,而非必須使用完整的功能集。
雖然RISC-V 最初在市場上的應用主要集中在嵌入式系統和微控制器領域,但其開源架構在高效能運算和資料中心領域也展現出廣闊的前景。
RISC-V 最初是加州大學柏克萊分校(UC Berkeley)的一個專案,旨在建立一套基於 RISC 原則的開源電腦系統。該系統最初是為學術用途而設計的。此標準經過演進,目前由RISC-V International 負責管理。
「RISC-V 」國際組織已將總部遷至瑞士,以確保全球設計師能不受任何政府法規限制,維持中立地位。
支援該標準的生態系統正在成形並持續發展。隨著採用率加速提升,業界合作持續進行,使該架構不斷演進。
RISC-V 該架構之所以廣受歡迎,是因為它能向處理器提供簡化的指令來執行各項任務。此外,它還讓設計人員能夠打造數千種潛在的客製化處理器,從而加速產品上市時程。處理器 IP 的通用性亦能節省軟體開發時間。RISC-V 的其他優勢包括:
| 效益 | 詳情 |
| 開放標準 | 在無需受授權限制的情況下,促進全產業的協作與創新 |
| 通用 ISA | 簡化軟體開發;同一基礎指令集架構(ISA)可跨裝置(從嵌入式系統到高效能運算)通用 |
| 能源效率 | 模組化且體積更小的設計,有助於實現節能方案 |
| 可自訂性 | 設計師可以選擇選用擴充功能,並新增自訂指示 |
| 安全 | 開源審查、可用的參考設計以及安全性擴充功能,皆有助於增強信任 |
RISC-V ISA 的應用選擇無窮無盡:
| 應用領域 | 使用案例/效益 |
| 穿戴式裝置、物聯網、家用電器 | 非常適合低功耗、空間受限且採用電池供電的設計 |
| 智慧型手機 | 可針對特定手機操作進行客製化的核心;可擴展的效能 |
| 汽車、高效能運算(HPC)、資料中心 | 透過節能的客製化指令集架構(ISA)及擴充功能,處理複雜的任務 |
| 航太與政府 | 透過可自訂且經過嚴格審查的開源核心,實現高可靠性與安全性 |
業界對這款處理器 IP 展現出極大的興趣。預計RISC-V IP 將以 35% 的年複合成長率持續成長,此趨勢預計將持續至 2027 年。目前有三個主要市場領域對RISC-V 架構感興趣:
RISC-V 這帶來了特殊的挑戰,因為其規格旨在為通用處理器提供可配置且可客製化的解決方案。指令集規格(ISA)中定義了眾多選項與變體,且允許使用者透過新增自訂指令來進一步擴展該指令集。因此,任何RISC-V 驗證解決方案都必須具備足夠的靈活性,以因應各種客製化需求。
同樣地,隨著RISC-V 架構被應用於高效能運算(HPC)和行動裝置等高階應用領域,其功耗、性能與面積(PPA)要求也日益嚴苛,這需要業界領先的設計自動化工具與方法論。
新思科技,作為RISC-V International的戰略成員,三十多年來一直致力於支援處理器IP的開發與優化,以實現尖端設計的最佳PPA。若終端客戶決定開發RISC-V 指令集架構(ISA), 新思科技 憑藉其獨特優勢,能協助這些企業設計並全面驗證RISC-V 系統單晶片(SoC)。來自 新思科技 提供的電子設計自動化(EDA)工具,可提供一套開箱即用的強大「RISC-V 」開發與驗證組合。 新思科技 IP 可輕鬆擴展,以支援任何RISC-V 核心。
| 解決方案領域 | 產品/服務 | 主要功能/特色 |
| 驗證 | ImperasDV, ImperasFC,STING | 與 VCS®、Verdi® 整合;用於 ISA 驗證的正式擴充套件 |
| 虛擬原型 | Virtualizer™、VDK、ImperasFPM 模型 | 針對RISC-V 核心的早期軟體開發(採用TLM模型) |
| 客製化處理器設計 | ASIP 設計師 | 快速架構探索、RTL 及 SDK 生成 |
| 設計與實作 | Fusion QIKs、Fusion Compiler™、DSO.ai™ | 腳本、指南、RTL 轉 GDSII、AI 驅動的設計優化 |
| RTL 分析 | RTL Architect | 根據 RTL 變更預測 PPA 及擁塞狀況 |
| 介面 IP | 新思科技 介面 IP | PCIe、USB、乙太網路、DDR 、HBM 等——經矽片驗證、高 PPA、安全可靠 |