引言

近年來，基于RISC-V架構的處理器逐漸嶄露頭角，引起了業內的廣泛關注。其中，由國人主導的“香山”RISC-V處理器備受關注。無論是一代、二代，還是即將到來的三代，開芯院都采用了思爾芯芯神瞳原型驗證解決方案，加速其技術的演進與應用落地。接下來，本文將深入探索RISC-V架構背景、“香山”及思爾芯與“開芯院”在此項目中的協同創新經驗。

100億顆RISC-V處理器一半來自中企

根據RISC-V基金會的數據，截至2022年底，全球RISC-V處理器的出貨量已達到100億顆，其中近一半來自中國。這顯著的成績背后，得益于中國的科研機構和開發者在RISC-V技術、應用以及系統整合領域的不懈努力。他們的努力不僅贏得了國際基金會的認可，更受到了全球開發者的關注和尊重。

值得特別提及的是“香山”團隊，他們基于RISC-V的芯片設計和創新在業界有著獨特的地位?！跋闵健盧ISC-V，作為一個由中國科學院計算技術研究所孕育出的開源RISC-V處理器項目，意義重大。中國選擇自主研發RISC-V處理器的動因多種多樣：

技術主權：在國際技術舞臺上，核心技術和知識產權的掌握至關重要。特別是在半導體和處理器領域，擁有關鍵技術意味著能夠避免外部的技術封鎖和貿易摩擦帶來的風險。

開源與透明：RISC-V作為一個開源的指令集，允許自由修改和定制。這種架構的透明性為構建強大的開發者社區提供了基礎，同時也賦予了研發者更高的自由度。

創新空間：RISC-V的模塊化和可擴展特性為硬件和軟件的創新開辟了新的道路。這使得企業和研究機構能夠根據具體需求，進行處理器的精細定制。

經濟價值：國內技術的持續進步助推了半導體產業的繁榮，為國民創造了更多的工作機會，同時提高了技術的附加值，降低了對外國技術的依賴度。

安全保障：在關鍵信息技術和基礎設施中部署國產技術能夠增強對其的信賴，確保敏感數據的安全性。

5月26日，在2023年中關村論壇“RISC-V開源處理器芯片生態發展論壇”上，第二代“香山”（南湖架構）開源高性能RISC-V處理器核作為中國科學院“先導”項目成果發布。

思爾芯助力“香山”不斷演進

“香山”一直在不斷地演進和發展。在2021年，它的第一代產品——雁棲湖架構，基于RV64GC指令集架構正式亮相。這個設計，在處理器架構的基礎上對性能進行了優化，使速度和效率達到了很好的平衡。

緊接著，2022年，第二代“香山”——南湖架構也隆重登場，于2022年6月份正式啟動工程優化，于2022年9月研制完畢，已于2023年6月流片。這一代產品采用了14nm制程技術，核心頻率達到了2 GHz，并且具備了10/GHz的SPECCPU評分。其綜合性能超越了ARM的Cortex-A76。

“香山”不僅僅是性能強大，它在應用領域的適用范圍也非常廣泛。無論是工業控制、汽車、通信、數據中心還是計算設備，它都能夠勝任。其通過PCIe、USB、HDMI等接口與各種設備無縫連接，這使得它受到了廣大市場的關注和歡迎。

從“香山”的第一代到第三代，背后的技術支撐與演進都離不開上海一家EDA公司的身影——思爾芯（S2C）。這家在EDA領域擁有深厚積累的公司，近期剛榮獲了國家級“專精特新”小巨人企業獎和“中國芯”優秀支撐服務產品獎。作為國內首家數字EDA供應商，思爾芯自2004年在上海設立總部以來，一直專注于集成電路EDA領域。更值得一提的是，2023年初，它的原型驗證產品被工信部列為“2022年工業軟件優秀產品”。正是這款被工信部認證的優秀工業軟件在“香山”項目上發揮了至關重要的作用。

“香山”+思爾芯：強強聯手，協同創新

在集成電路和微處理器設計中，原型驗證是不可或缺的一環。它涉及到在真實硬件上驗證設計的功能、性能和可靠性。為了應對“香山”項目中所面臨的技術挑戰，思爾芯為“香山”提供了一個針對性的原型驗證解決方案：芯神瞳VU19P原型驗證系統。其靈活與可擴展的架構體系，可滿足不同設計容量、應用程序和設計階段的需求，使“香山”能夠更加高效地完成SPEC跑分驗證、IO驗證以及BSP驅動的開發等工作，涵蓋了從硬件設計到軟件集成的整個生命周期的不同方面。

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SPEC跑分驗證

SPEC是一個非盈利組織，旨在為新的計算系統提供一組業界標準的基準測試。這些基準測試（通常稱為“跑分”）用于測量和評估系統的性能。在硬件設計中，一旦有了原型或早期版本的設計，就可以使用SPEC基準測試進行跑分，從而驗證預期的性能是否得到實現?；谒紶栃镜男旧裢跋闵健眻F隊運行了SPEC基準測試，通過結合顯卡運行Linux和圖形界面，以直觀地評估其性能。這為團隊提供了寶貴的反饋，可以據此進行優化以達到或超過預期的性能標準。目前，第二代“香山”（南湖架構）的SPEC2006得分為20分，超越了2018年的ARM Cortex-A76。

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IO驗證

IO（輸入/輸出）驗證是確保芯片與外部環境（如其他芯片、系統等）之間的通信是正確的和高效的過程。思爾芯的芯神瞳便為“香山”提供了一個實際的環境，用于測試和驗證所有輸入/輸出通信通道。這確保了“香山”與其他硬件組件，如內存、存儲和其他接口的完美集成和通信。在驗證系統的搭建中，“香山”團隊使用了思爾芯的PPM、GMAC、PCIe等子卡和接口，系統整體運行速率為50MHz。而各接口則按照它們各自的標準頻率與“香山”系統進行了對接。

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BSP驅動開發

BSP（Board Support Package）驅動開發是確保軟硬件順暢交互的關鍵橋梁。利用原型驗證技術，開發者可以直接在真實硬件上進行BSP的開發和測試，保證軟硬件的緊密協同，從而提高開發效率和準確性。隨著“香山”處理器的硬件設計在思爾芯原型驗證系統上穩定實現，其軟件團隊立即展開BSP驅動的研發。這不僅讓軟硬件團隊實現并行開發，而且確保軟件在真實硬件環境中得以優化。這種早期介入策略讓軟件團隊更深入地了解硬件特性和限制，為“香山”在最終流片前確保硬件設計并加速軟件開發奠定了基礎。

“香山”高贊思爾芯，共推RISC-V生態繁榮

“香山”無疑是國際領先的高性能RISC-V處理器核。為保持這一地位，選擇合適的合作伙伴對至關重要。開芯院表示：“思爾芯的原型驗證系統不僅為我們提供了一個在真實硬件環境進行測試和驗證的平臺，還助力項目從性能評估到軟硬件集成的每一個關鍵步驟。這無疑為我們‘香山’項目的成功奠定了堅實的基礎。之所以選擇思爾芯，是因為他們的技術穩定持久，服務響應速度快，產品經過長時間驗證，穩定且成熟。這為我們的項目注入了巨大的推動力?！?/p>

RISC-V技術正憑借其開放性、高效性和卓越的可擴展性，重新定義計算的未來。它不僅提供了自主供應鏈的機會，還加速了技術的迭代。而這種開放協作模式也帶來了無盡的機遇和挑戰。

在今年的第三屆RISC-V中國峰會上，中國工程院院士倪光南在峰會致辭中表示，中國愿意擁抱開源，和世界協同創新，鼎力打造強大繁榮的RISC-V生態，有力支撐RISC-V躋身于世界主流CPU行列。

與此同時，思爾芯副總裁陳英仁也分享了他的觀點，他提到：“思爾芯為RISC-V提供了涵蓋微架構分析、系統整合、規范符合性測試以及軟件性能評估的一系列優化解決方案。我們希望這些努力能助力整個生態系統更好地整合資源，進一步擴展RISC-V的社區，并共同推動這一新生態的快速發展?！?/p>

審核編輯：劉清