芯片設(shè)計(jì)中的IP核(IP)通常指應(yīng)用在系統(tǒng)芯片(SoC)中且具有特定功能的可復(fù)用的電路模塊，具有標(biāo)準(zhǔn)性和可復(fù)用性。而處理器IP及與之密切相關(guān)的處理器指令集架構(gòu)(ISA)是整個(gè)集成電路產(chǎn)業(yè)上游最重要的核心部件，也是最為關(guān)鍵的底層技術(shù)。

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)普遍注重應(yīng)用層面SoC的開(kāi)發(fā)，在底層技術(shù)上投入有限。雖然國(guó)內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)得益于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的迅速膨脹而積累了大量的發(fā)展資金，但在核心技術(shù)鏈、關(guān)鍵供應(yīng)鏈上仍然存在不少斷點(diǎn)，忽視底層技術(shù)特別是以處理器IP為代表的關(guān)鍵核心環(huán)節(jié)，將有可能制約產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

處理器IP發(fā)展的問(wèn)題和機(jī)遇

IPnest數(shù)據(jù)顯示，2019年全球半導(dǎo)體IP市場(chǎng)總價(jià)值約為39.4億美元，其中處理器IP在整個(gè)IP市場(chǎng)中所占比例超過(guò)57%。中國(guó)IP市場(chǎng)約占全球的13%，而處理器IP的本土化率幾乎為零，近3億美元的國(guó)內(nèi)處理器IP市場(chǎng)被國(guó)外公司占有。

處理器IP與指令集架構(gòu)密切相關(guān)，我國(guó)由于歷史發(fā)展因素的積累，形成了處理器領(lǐng)域的分散布局，在處理器指令集上多維出擊。目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)集齊了x86、Arm、POWER、MIPS等不同架構(gòu)，分散程度非常高，嚴(yán)重制約了產(chǎn)業(yè)的合力發(fā)展以及軟生態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。

x86與Arm逐漸成為PC與移動(dòng)領(lǐng)域的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，生態(tài)壁壘高筑。其中Arm公司更是占據(jù)全球物聯(lián)網(wǎng)及移動(dòng)端處理器的過(guò)半市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)集成電路設(shè)計(jì)公司對(duì)Arm架構(gòu)的依賴集中度超越了其他IP。在不確定的國(guó)際形勢(shì)下，伴隨著Arm的變動(dòng)，基于處理器IP的生態(tài)安全越發(fā)凸顯。

近幾年，國(guó)際上掀起了一股以RISC-V為代表的開(kāi)放架構(gòu)指令集熱潮，在世界范圍內(nèi)以一種領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)的形式，推出了產(chǎn)學(xué)研用各方共同推進(jìn)的處理器指令集架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，為處理器領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新帶來(lái)了一個(gè)前所未有的良機(jī)。

處理器IP是構(gòu)建產(chǎn)業(yè)鏈自主可控生態(tài)的關(guān)鍵

優(yōu)先布局核心的處理器IP是產(chǎn)業(yè)鏈自主可控的前提。一方面處理器IP位于集成電路價(jià)值鏈的最高端，是整個(gè)集成電路設(shè)計(jì)行業(yè)最為依賴的共性IP，對(duì)SoC的設(shè)計(jì)規(guī)劃以及接口IP的互聯(lián)起到?jīng)Q定性作用。另一方面芯片應(yīng)用層的軟生態(tài)與處理器IP密切相關(guān)，從產(chǎn)品功能定義階段處理器IP的選擇就被提上至關(guān)重要的位置。

經(jīng)過(guò)幾十年的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，我國(guó)在處理器領(lǐng)域人才培養(yǎng)上已經(jīng)初具規(guī)模，形成了一批能夠根據(jù)指令集架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行微架構(gòu)研發(fā)的團(tuán)隊(duì)與軟生態(tài)研發(fā)團(tuán)隊(duì)?；陂_(kāi)放架構(gòu)的指令集標(biāo)準(zhǔn)，為優(yōu)秀的團(tuán)隊(duì)提供了打造本土產(chǎn)品的良機(jī)，伴隨著國(guó)內(nèi)AIoT市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展，為產(chǎn)業(yè)提供了從硬到軟各個(gè)層次自主可控生態(tài)打造的應(yīng)用基礎(chǔ)。

產(chǎn)業(yè)鏈本土生態(tài)的關(guān)鍵由三個(gè)因素組成——指令集的發(fā)展權(quán)、研制團(tuán)隊(duì)的本土化以及微架構(gòu)的自主開(kāi)發(fā)。

雖然指令集并非復(fù)雜的黑科技，但指令集的真正價(jià)值在于圍繞其建設(shè)的軟件生態(tài)和指令集的發(fā)展權(quán)，擁有可持續(xù)自主發(fā)展的指令集是處理器本土的基礎(chǔ);本土的處理器IP將大量應(yīng)用在與國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防安全相關(guān)的核心信息設(shè)備上，對(duì)國(guó)家安全及經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義，事關(guān)國(guó)家安全的重要企業(yè)，必須牢牢掌握在自己人手中，決不能被外資控制;處理器IP核源代碼是否自己編寫(xiě)，是判別一個(gè)處理器團(tuán)隊(duì)是否具備設(shè)計(jì)CPU能力的關(guān)鍵。只有具備以上三點(diǎn)，我們才能牢牢地把控基于處理器IP的產(chǎn)業(yè)鏈本土生態(tài)。

建議加快打造以處理器IP為核心的共性技術(shù)平臺(tái)

國(guó)內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)以及信息與通信技術(shù)ICT產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)，應(yīng)抓住開(kāi)放架構(gòu)指令集生態(tài)帶來(lái)的本土的處理器IP共性技術(shù)平臺(tái)建設(shè)良機(jī)，從應(yīng)用需求入手，徹底解決處理器領(lǐng)域“穿馬甲”問(wèn)題。

建議國(guó)家從整體布局和頂層設(shè)計(jì)上，繼續(xù)加強(qiáng)政策支持和執(zhí)行力度，有步驟、分階段地落實(shí)本土事業(yè)推進(jìn)，從特殊專用市場(chǎng)到大眾市場(chǎng)進(jìn)行應(yīng)用實(shí)施，逐步打造開(kāi)放架構(gòu)處理器IP共性技術(shù)平臺(tái)，基于以上分析，我們提出如下建議：

第一，標(biāo)準(zhǔn)跟隨。由于RISC-V是目前唯一可能成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的處理器架構(gòu)，因此應(yīng)鼓勵(lì)國(guó)家級(jí)研究機(jī)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)，協(xié)同國(guó)內(nèi)龍頭企業(yè)積極引導(dǎo)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展方向。

第二，研發(fā)突破。重視知識(shí)產(chǎn)權(quán)布局，重視自主研發(fā)，避免在新生態(tài)形成后缺失關(guān)鍵技術(shù)與關(guān)鍵專利，布局標(biāo)準(zhǔn)必要的專利，協(xié)同重點(diǎn)企業(yè)打通關(guān)鍵技術(shù)突破通道。

第三，替代同步。在國(guó)際形勢(shì)和國(guó)內(nèi)需求雙重影響下，逐步突破本土的開(kāi)放指令集架構(gòu)在各領(lǐng)域的替代，通過(guò)政策和產(chǎn)業(yè)化引導(dǎo)，促進(jìn)集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)做本土產(chǎn)品的布局。

第四，產(chǎn)業(yè)引領(lǐng)。支持本土處理器IP企業(yè)的成長(zhǎng)和發(fā)展，促進(jìn)賦能國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)企業(yè)和應(yīng)用企業(yè)，避免落入過(guò)去一家企業(yè)推動(dòng)整個(gè)生態(tài)的陷阱。處理器依賴于生態(tài)建設(shè)，僅憑一家企業(yè)很難帶動(dòng)，需要各產(chǎn)業(yè)參與方合作，布局不同產(chǎn)品線上的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

期待“十四五”期間，產(chǎn)業(yè)界能夠緊密合作，從而形成國(guó)產(chǎn)本土的處理器IP行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以各地產(chǎn)業(yè)平臺(tái)為依托，打造更多以自主處理器IP為核心的共性技術(shù)平臺(tái)，推動(dòng)本土集成電路產(chǎn)業(yè)源頭的發(fā)展。

關(guān)于芯來(lái)科技

芯來(lái)科技是中國(guó)領(lǐng)先的RISC-V處理器IP和芯片解決方案公司，凝聚了一支本土經(jīng)驗(yàn)豐富的處理器研發(fā)團(tuán)隊(duì)。在短短2年多的時(shí)間內(nèi)，從0開(kāi)始全自主研發(fā)，相繼推出了N100,N200,N300,N/NX/UX600, N/NX/UX900等系列產(chǎn)品覆蓋了從低功耗到高性能的各種場(chǎng)景需求。

聚焦RISC-V處理器內(nèi)核研發(fā)，致力于賦能本土產(chǎn)業(yè)生態(tài)，是芯來(lái)科技貫穿始終的愿景和追求。

責(zé)任編輯：xj

原文標(biāo)題：我為“十四五”建言丨芯來(lái)科技創(chuàng)始人兼CEO胡振波：加快打造處理器IP共性技術(shù)平臺(tái)

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