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从自主架构到IP核,我国芯片底层技术正在加速构建中
发布时间: 2021-04-27 14:47:35
内容来源: 网络整理
标签: 芯片

 “在别人的墙基上砌房子,再大再漂亮也可能经不起风雨,甚至会不堪一击”。

某些领域缺乏核心技术的我国半导体产业,就如这建于他人墙基上的大厦,即便已有华丽的外墙,终难免于卡脖子下的受制于人。

要想打破封锁和壁垒,中国集成电路产业还需要在多个环节发力,但芯片设计上游的指令集架构、IP无疑是重中之重。经过几十年的积累,我国芯片底层技术正在一些领域实现零的突破。

最近,龙芯自主指令系统架构(Loongson Architecture,简称龙芯架构或LoongArch)的基础架构通过国内第三方知名知识产权评估机构的评估,正式对外发布。

龙芯中科董事长兼龙芯CPU首席科学家胡伟武在最近的419论坛上指出,“中国的信息产业要建立自主体系,三个环节要做好,一是基于自主IP核以及EDA工具的芯片设计,二是基于自主指令系统的软件生态,三是基于自主材料设备的生产工艺。”

龙芯架构的成功推出让中国集成电路产业的墙基又增加了坚实的一块。指令系统作为软件编码的规范,决定着上层的整个软硬件生态。X86指令系统+Windows操作系统形成的Wintel生态以及ARM指令系统+Android操作系统形成的AA生态之外,基于自主可控的龙芯架构的第三个生态将自此开启。胡伟武表示:“接下来,我们要在国内组建一个LoongArch技术联盟,在联盟内把LoongArch免费开放,甚至把龙芯的部分CPU IP核源码也免费开放。我们要建自己的生态,将自主进行到底。“

另一家在底层架构方面颇有研究的中科驭数推出了自主研发的KPU(Kernel Processing Unit)芯片架构,并基于此架构设计出了支持网络数据库一体化加速功能的DPU芯片,最近,该公司又宣布推出第二代DPU芯片,预计将于今年内流片。

中科驭数的创始团队来自于中科院计算所体系结构国家重点实验室,在芯片架构领域有15年的技术积累,目前已布局百余项发明专利,其创始人兼CEO鄢贵海表示:“KPU架构,是基于中科驭数首创的软件定义加速器技术路线而研发的领域专用计算芯片架构。相较于传统的ASIC 或SoC, 基于KPU技术的DPU芯片具有极高的灵活性,可以通过即时的软件配置来定义芯片内部数据运算逻辑,在保障充沛算力的同时,以最低功耗支撑更多运算负载类型。”

如果说指令集、芯片架构是IC设计的基础的基础,那一个个成熟设计模块的IP则是芯片设计不可或缺的“原材料”。随着芯片设计日趋复杂,行业分工更加细化,IP在芯片设计中的角色越来越重要。业界数据显示,从经济规模看,每1美元的IP支出将带动和支撑100倍的芯片市场。

经过近几年IC设计业的快速发展,国内涌现出了一批独立第三方IP公司,例如,芯原、锐成芯微、芯动科技、和芯微电子、苏州国芯、华夏芯、芯耀辉、芯启源、橙科微电子、寒武纪、安谋中国等。

其中,芯原可以提供先进、丰富的IP组合,从自主可控的核心处理器IP,到射频IP、数模混合IP以及基础IP等。

寒武纪专注于高性能AI处理器IP,其IP技术曾用于华为处理器,目前,寒武纪已推出多款人工智能处理器。

芯动科技可提供全球6大工艺厂从130纳米到5纳米全套高速混合电路IP核和ASIC定制解决方案,支持了中芯国际、华力等国产先进工艺,如中芯国际第一个N+1产品。

锐成芯微则专注于超低功耗模拟IP和高可靠性eNVM技术,目前已成为可提供全套NB-IoT/超低功耗物联网模拟IP解决方案的IP企业,解决方案已获得国际大厂和汽车电子领域企业广泛使用。

作为高速接口IP供应商,芯耀辉的产品覆盖全线高速接口IP,例如DDR PHY,USB PHY等产品。得益于较早切入基于FinFET工艺的IP开发,芯耀辉目前正在自主开发覆盖14/12纳米及以下的先进工艺IP。

安谋中国是Arm在中国IP业务的授权运营平台,同时,结合中国市场需求,安谋中国也自主研发半导体相关的IP产品,且其研发力量高度本土化,安谋中国已推出了“周易”AIPU、“星辰”处理器、“山海”物联网信息安全解决方案、“玲珑”ISP和VPU等5条自研产品线。最近,安谋中国又推出了面向 AIoT 系统的全栈安全解决方案“山海”S12,助力构建从芯片、云端安全应用到安全管理的全链路的安全保护。

在半导体设计上游,虽然EDA工具、基础架构和核心IP的主力仍然由国外巨头把持,但在芯片设计的底层技术上国内自研力量已开始蓄势发力,从龙芯架构到各种第三方独立IP,例如处理器IP、接口IP、存储器IP等呈现出星火之势,我国芯片底层技术正在加速构建中。

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