我为“十四五”建言丨芯来科技创始人兼CEO胡振波:加快打造处理器IP共性技术平台

业界 作者:中国电子报 2021-01-16 20:21:29 阅读:108
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芯片设计中的IP核(IP)通常指应用在系统芯片(SoC)中且具有特定功能的可复用的电路模块,具有标准性和可复用性。而处理器IP及与之密切相关的处理器指令集架构(ISA)是整个集成电路产业上游最重要的核心部件,也是最为关键的底层技术。


长期以来,我国集成电路产业普遍注重应用层面SoC的开发,在底层技术上投入有限。虽然国内集成电路产业得益于国内市场的迅速膨胀而积累了大量的发展资金,但在核心技术链、关键供应链上仍然存在不少断点,忽视底层技术特别是以处理器IP为代表的关键核心环节,将有可能制约产业的发展。


处理器IP发展的问题和机遇


IPnest数据显示,2019年全球半导体IP市场总价值约为39.4亿美元,其中处理器IP在整个IP市场中所占比例超过57%。中国IP市场约占全球的13%,而处理器IP的本土化率几乎为零,近3亿美元的国内处理器IP市场被国外公司占有。


处理器IP与指令集架构密切相关,我国由于历史发展因素的积累,形成了处理器领域的分散布局,在处理器指令集上多维出击。目前,国内已经集齐了x86、Arm、POWER、MIPS等不同架构,分散程度非常高,严重制约了产业的合力发展以及软生态的标准化建设。


x86与Arm逐渐成为PC与移动领域的事实标准,生态壁垒高筑。其中Arm公司更是占据全球物联网及移动端处理器的过半市场,国内集成电路设计公司对Arm架构的依赖集中度超越了其他IP。在不确定的国际形势下,伴随着Arm的变动,基于处理器IP的生态安全越发凸显。


近几年,国际上掀起了一股以RISC-V为代表的开放架构指令集热潮,在世界范围内以一种领域标准的形式,推出了产学研用各方共同推进的处理器指令集架构标准,为处理器领域的技术创新带来了一个前所未有的良机。


处理器IP是构建产业链自主可控生态的关键


优先布局核心的处理器IP是产业链自主可控的前提。一方面处理器IP位于集成电路价值链的最高端,是整个集成电路设计行业最为依赖的共性IP,对SoC的设计规划以及接口IP的互联起到决定性作用。另一方面芯片应用层的软生态与处理器IP密切相关,从产品功能定义阶段处理器IP的选择就被提上至关重要的位置。


经过几十年的产业发展,我国在处理器领域人才培养上已经初具规模,形成了一批能够根据指令集架构标准进行微架构研发的团队与软生态研发团队。基于开放架构的指令集标准,为优秀的团队提供了打造本土产品的良机,伴随着国内AIoT市场的蓬勃发展,为产业提供了从硬到软各个层次自主可控生态打造的应用基础。


产业链本土生态的关键由三个因素组成——指令集的发展权、研制团队的本土化以及微架构的自主开发。


虽然指令集并非复杂的黑科技,但指令集的真正价值在于围绕其建设的软件生态和指令集的发展权,拥有可持续自主发展的指令集是处理器本土的基础;本土的处理器IP将大量应用在与国民经济和国防安全相关的核心信息设备上,对国家安全及经济发展具有重要意义,事关国家安全的重要企业,必须牢牢掌握在自己人手中,决不能被外资控制;处理器IP核源代码是否自己编写,是判别一个处理器团队是否具备设计CPU能力的关键。只有具备以上三点,我们才能牢牢地把控基于处理器IP的产业链本土生态。


建议加快打造以处理器IP为核心的共性技术平台


国内集成电路产业以及信息与通信技术ICT产业链各个环节,应抓住开放架构指令集生态带来的本土的处理器IP共性技术平台建设良机,从应用需求入手,彻底解决处理器领域“穿马甲”问题。


建议国家从整体布局和顶层设计上,继续加强政策支持和执行力度,有步骤、分阶段地落实本土事业推进,从特殊专用市场到大众市场进行应用实施,逐步打造开放架构处理器IP共性技术平台,基于以上分析,我们提出如下建议:


第一,标准跟随。由于RISC-V是目前唯一可能成为国际标准的处理器架构,因此应鼓励国家级研究机构、标准制定机构,协同国内龙头企业积极引导国际标准的发展方向。


第二,研发突破。重视知识产权布局,重视自主研发,避免在新生态形成后缺失关键技术与关键专利,布局标准必要的专利,协同重点企业打通关键技术突破通道。


第三,替代同步。在国际形势和国内需求双重影响下,逐步突破本土的开放指令集架构在各领域的替代,通过政策和产业化引导,促进集成电路设计企业做本土产品的布局。


第四,产业引领。支持本土处理器IP企业的成长和发展,促进赋能国内设计企业和应用企业,避免落入过去一家企业推动整个生态的陷阱。处理器依赖于生态建设,仅凭一家企业很难带动,需要各产业参与方合作,布局不同产品线上的产业生态。


期待“十四五”期间,产业界能够紧密合作,从而形成国产本土的处理器IP行业标准,以各地产业平台为依托,打造更多以自主处理器IP为核心的共性技术平台,推动本土集成电路产业源头的发展。



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