原文作者： Challey 

本文來源：電子工程專輯

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　　RISC-V由于其開放性，有望成為全球最有前景的處理器設(shè)計(jì)架構(gòu)。當(dāng)前，RISC-V已經(jīng)成為了一條競爭激烈的賽道，在其中，既有阿里、Intel等巨頭的深度參與自研，也有企業(yè)提供定制平臺，還有中小企業(yè)在其中“裸泳”。現(xiàn)在的RISC-V有點(diǎn)類似于當(dāng)年谷歌剛剛推出安卓時的境況：有深入研發(fā)的，有試水的，有押寶的;有做平臺的，有做專用的，也有做通用的……RISC-V的上下游廠商如何在這條未來極有可能火爆的賽道上找到自己的成功之路呢?

　　NimbleAI

　　今年4 月底，一個叫做NimbleAI的項(xiàng)目出現(xiàn)在人們的視線中。

　　NimbleAI的靈感來自于眼睛對光線的探測和大腦對視覺信息處理的新機(jī)器視覺和智能技術(shù)，以其對資源和算力的節(jié)省以及更低的延遲而廣受關(guān)注。

　　NimbleAI將創(chuàng)建一種完整的神經(jīng)形態(tài)架構(gòu)，賦能終端設(shè)備有效準(zhǔn)確地運(yùn)行和多樣化的計(jì)算機(jī)視覺算法。目前這些應(yīng)用設(shè)備通常在資源和面積上受到限制，典型的應(yīng)用領(lǐng)域包括手持和電池供電的醫(yī)療成像設(shè)備、自動駕駛車輛智能顯示器、可穿戴的眼球追蹤眼鏡等等。

　　因而，NimbleAI吸引了眾多的目光。

　　事實(shí)上，NimbleAI是歐盟于2022 年底啟動的一個旨在實(shí)現(xiàn)神經(jīng)形態(tài)視覺的項(xiàng)目。這一項(xiàng)目為期 3 年，有來自歐盟和英國的商業(yè)組織和學(xué)術(shù)界的合作伙伴共同參與研發(fā)，但計(jì)劃投資只有 1000 萬歐元。

　　歐盟NimbleAI項(xiàng)目的部分成員(圖片來源：NimbleAI)

　　然而，在動輒需要上萬張高性能GPU和巨量存儲的GPT人工智能時代，1000萬歐元的投入是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因此，也是NimbleAI的初衷，計(jì)劃設(shè)計(jì)一種神經(jīng)形態(tài)視覺傳感和處理的3D集成芯片來完成它。

　　這個AI 3D集成芯片最終選擇采用RISC-V架構(gòu)來定制，Codasip成為項(xiàng)目組的重要參與者之一，并提供可定制的IP核、設(shè)計(jì)工具以及與合作伙伴(CEA,Menta)協(xié)作的產(chǎn)品和工具。

　　Codasip在該項(xiàng)目中積極探索RISC-V ISA在內(nèi)存加速器中的擴(kuò)展，這些加速器由合作伙伴CEA提供。定制的RISC-V處理提高了神經(jīng)形態(tài)芯片的性能并降低功耗。項(xiàng)目選用Codasip Studio工具和CodAL架構(gòu)描述語言進(jìn)行設(shè)計(jì)，之后由Codasip開發(fā)的RISC-V內(nèi)核映射到Menta SAS的嵌入式FPGA(eFPGA)模塊上。

　　NimbleAI應(yīng)該是RISC-V業(yè)界第一個在高端神經(jīng)形態(tài)領(lǐng)域開發(fā)芯片的項(xiàng)目。

　　Codasip之所以能夠在基于RISC-V架構(gòu)之上設(shè)計(jì)、開發(fā)AI 3D集成芯片，與其較為深厚的RISC-V設(shè)計(jì)功底和長期積累的技術(shù)有關(guān)。

　　Codasip

　　筆者Challey了解到，Codasip(科達(dá)希普)是在布爾諾科技大學(xué)經(jīng)過 10 年的研究后于2014年成立，是RSIC-V基金會(2015年成立)的創(chuàng)始成員，開發(fā)了市場上第一個商用 RISC-V 處理器 IP。

　　Codasip專注于RISC-V處理器定制化和處理器設(shè)計(jì)自動化技術(shù)的供應(yīng)商，在行業(yè)中展現(xiàn)出了許多特色、優(yōu)勢和獨(dú)特之處。無論是嵌入式MC，還是應(yīng)用CPU，Codasip不僅開發(fā)了一系列的RISC-V處理器，而且這些處理器還經(jīng)過了一流的驗(yàn)證和量產(chǎn)，所有IP產(chǎn)品完全符合RISC-V開放標(biāo)準(zhǔn)。目前已經(jīng)出貨了數(shù)十億RISC-V芯片。

　　其中Codasip L31 可定制 RISC-V 內(nèi)核贏得了微控制器、微處理器和 IP 類別的最佳展示獎。

　　L31 IP

　　L31 IP是一款專為低功耗應(yīng)用設(shè)計(jì)的RISC-V處理器IP核。它具有高度的靈活性和可定制性，能夠根據(jù)應(yīng)用需求進(jìn)行優(yōu)化。這款適用于智能設(shè)備的中端32位 RISC-V CPU，作為低功耗，通用嵌入式RISC-V CPU，是性能和能耗平衡中的理想之選。無論是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、工業(yè)和汽車控制，還是作為大型系統(tǒng)中的深度嵌入式內(nèi)核，這個多用途的 CPU 將本地處理能力帶入了一個緊湊的區(qū)域。同時L31/L31F跟所有的Codasip處理器 IP 一樣，均可通過Codasip Studio輕松實(shí)現(xiàn)定制，通過添加新指令以提高系統(tǒng)效率。值得一提的是所有的Codasip處理器都是在Codasip Studio中利用獨(dú)特的CodAL架構(gòu)語言設(shè)計(jì)完成，并可輕松實(shí)現(xiàn)定制，協(xié)助客戶充分解鎖RISC-V的潛力并最終實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。

　　Codasip Studio

　　Codasip獨(dú)有的Codasip Studio工具，是一種用于RISC-V處理器開發(fā)的綜合工具套件，用于快速方便地設(shè)計(jì)或修改處理器。它為處理器設(shè)計(jì)師提供了一個可視化的開發(fā)環(huán)境，使他們能夠快速創(chuàng)建、驗(yàn)證和部署定制化的RISC-V處理器。Codasip Studio還提供了高級調(diào)試和性能分析工具，幫助開發(fā)者優(yōu)化和調(diào)試他們的處理器設(shè)計(jì)。作為一種獨(dú)特的自動化工具， Codasip Studio與Codasip自有的高級架構(gòu)描述語言CodAL協(xié)同工作，該語言用于設(shè)計(jì)ISA和微架構(gòu)。無論是修改現(xiàn)有的Codasip RISC-V設(shè)計(jì)還是從零開始創(chuàng)建一個全新處理器?Codasip Studio和CodAL都能自動生成需要的一切工具，為最終產(chǎn)品做好準(zhǔn)備。

　　差異化思路

　　在當(dāng)今技術(shù)市場，差異化產(chǎn)品是重中之重，也是成功與失敗之間的區(qū)別。而在芯片設(shè)計(jì)中，這種差異更是微乎其微。隨著晶體管成本的持續(xù)增加，開發(fā)人員已不能再依靠半導(dǎo)體擴(kuò)展和傳統(tǒng)處理器來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，而唯一的出路是通過為應(yīng)用量身定做的設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)定制計(jì)算。

　　Codasip通過開放的RISC-V ISA、Codasip Studio處理器設(shè)計(jì)自動化與高品質(zhì)的處理器IP相結(jié)合，為客戶提供定制計(jì)算。這種創(chuàng)新方法能夠輕松實(shí)現(xiàn)定制和差異化設(shè)計(jì)，從而開發(fā)出高性能的、改變游戲規(guī)則的產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)真正意義上的轉(zhuǎn)型。

　　通過差異化設(shè)計(jì)，提供開放的RISC-V設(shè)計(jì)平臺，這正是Codasip的運(yùn)作模式和思路。

　　在RISC-V芯片設(shè)計(jì)如火如荼并充滿競爭的今天，不像巨頭那樣投入重金，卻能夠開辟出一條獨(dú)特的道路，實(shí)屬不易。為此，筆者聯(lián)系了Codasip的CTO Zdeněk P?ikryl進(jìn)行了交流。

　　Codasip 的RISC-V差異化定制之路

　　RISC-V于2010年誕生于美國伯克利大學(xué)的，是一種指令集標(biāo)準(zhǔn)，也是設(shè)計(jì)處理器芯片的基礎(chǔ)。2014年，RISC-V，還沒有現(xiàn)在這么被廣泛的使用和蓬勃的發(fā)展，甚至RISC-V基金會還沒有成立。處理器行業(yè)只有少數(shù)的研究機(jī)構(gòu)在使用，商業(yè)用途剛剛萌芽。

　　而這時，Codasip成立了。

　　在問到Codasip成立的初衷時，CTO Zdeněk P?ikryl 說：“Codasip成立的初衷是為了提供定制化的處理器設(shè)計(jì)解決方案，幫助客戶滿足不斷變化的處理器需求。傳統(tǒng)處理器設(shè)計(jì)方法有著很大的局限性，需要大量的時間和資源，并且缺乏靈活性和可定制性。因此，Codasip決定尋找一種更先進(jìn)、更靈活的處理器設(shè)計(jì)方法?！?/p>

　　在2014年，RISC-V尚未像現(xiàn)在這樣被廣泛使用和發(fā)展。然而，Codasip的創(chuàng)始人們對于開源指令集架構(gòu)的潛力和影響力有著清晰的認(rèn)識。開源的指令集架構(gòu)能夠?yàn)樘幚砥髟O(shè)計(jì)帶來更大的靈活性、可定制性和可擴(kuò)展性，同時降低了設(shè)計(jì)的成本和時間。RISC-V正好符合這些要求，因?yàn)樗且环N開放的、可定制的指令集架構(gòu)，可以滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求。

　　Codasip在早期就看到了RISC-V的潛力，并意識到它將成為未來處理器設(shè)計(jì)的重要趨勢。而此時投身于RISC-V生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展，并為客戶提供基于RISC-V的定制化處理器設(shè)計(jì)解決方案。

　　在經(jīng)過早期的探索和積累后，Codasip取得了成功，“近年來，通過與RISC-V生態(tài)系統(tǒng)的緊密合作和貢獻(xiàn)，Codasip已經(jīng)成為了RISC-V社區(qū)中的重要參與者，并在這個快速發(fā)展的領(lǐng)域中取得了成功?！?Zdeněk P?ikryl表示。

　　但是，如前所述，RISC-V發(fā)展到今天，還僅僅呈現(xiàn)出Android剛推出時的情況：通用的，專用的，自研的，平臺的……各種模式紛紜雜沓，雖然有的取得了一定的成果，但要在市場上做成一個鮮明的、獨(dú)特的，達(dá)到一定規(guī)模效應(yīng)的卻很少。而Codasip卻在這種境況的早期就堅(jiān)持一個目標(biāo)和方向，打造成一個具有差異化的可定制的開放的RISC-V處理器設(shè)計(jì)平臺。

　　對此，Zdeněk P?ikryl表示：“Codasip的目標(biāo)是成為全球領(lǐng)先的RISC-V處理器設(shè)計(jì)和定制計(jì)算解決方案提供商，并通過自身努力，推動RISC-V生態(tài)系統(tǒng)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新。我們將繼續(xù)致力于為客戶提供靈活、高性能、低功耗的處理器設(shè)計(jì)，滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求。Codasip希望將自己打造成一個綜合性的平臺，提供從處理器設(shè)計(jì)到驗(yàn)證、定制和部署的端到端解決方案，協(xié)助客戶在最短的時間內(nèi)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)出高質(zhì)量的定制化處理器，并降低設(shè)計(jì)風(fēng)險和成本，為客戶提供高質(zhì)量、定制化的處理器設(shè)計(jì)解決方案，并成為RISC-V領(lǐng)域的首選合作伙伴。通過持續(xù)創(chuàng)新和提供卓越的技術(shù)支持，繼續(xù)致力于推動RISC-V的廣泛應(yīng)用和發(fā)展，為客戶帶來更大的價值和競爭優(yōu)勢?！?/p>

　　然而，任何事物的過程都不是一帆風(fēng)順的，特別是在高端的處理器芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域，在一個還沒有被廣泛使用，甚至還不被大多數(shù)客戶接受的第三方架構(gòu)的硬件設(shè)計(jì)開發(fā)上。

　　Codasip的發(fā)展過程注定也是坎坷的。

　　在過去的九年里，Codasip確實(shí)面臨了一些挑戰(zhàn)和艱難的處境。

　　在與筆者的交流中，Zdeněk P?ikryl 說道：“首先在RISC-V技術(shù)還未被行業(yè)廣泛認(rèn)知和接受之前，初始階段的技術(shù)推廣確實(shí)存在困難。我們也花費(fèi)了大量的時間和精力來教育市場，充分展示RISC-V的潛力和優(yōu)勢，并最終獲得了認(rèn)可?！?/p>

　　強(qiáng)調(diào)差異化

　　Zdeněk P?ikryl 表示，“然后，強(qiáng)調(diào)競爭與差異化。在處理器設(shè)計(jì)行業(yè)，存在著激烈的競爭。Codasip需要找到自己的差異化優(yōu)勢，使其產(chǎn)品和解決方案與其他競爭對手區(qū)分開來。對此我們投入了大量的研發(fā)和創(chuàng)新，除了捷克研發(fā)總部之外，先后在法國，英國，西班牙和希臘等地開設(shè)設(shè)計(jì)中心，不斷完善產(chǎn)品和技術(shù)，以提供獨(dú)特、高性能的處理器設(shè)計(jì)，服務(wù)于行業(yè)和社會。”

　　在處理器驗(yàn)證還未被行業(yè)所啟用之前，Codasip就成立了專門的驗(yàn)證部門，通過一系列獨(dú)有的驗(yàn)證手段和方法，對所有Codasip的RISC-V處理器產(chǎn)品進(jìn)行充分驗(yàn)證，以確保其可靠品質(zhì)。因?yàn)镃odasip對于驗(yàn)證之重要開了先河，并不斷促使行業(yè)加強(qiáng)對RISC-V處理器IP品質(zhì)的重視，才使得今天的RISC-V行業(yè)對驗(yàn)證環(huán)節(jié)的嚴(yán)苛要求。

　　可見，差異化是Codasip堅(jiān)持的研發(fā)和市場策略。

　　定制計(jì)算成就定制化處理器

　　Codasip專注于為客戶提供定制化的RISC-V處理器解決方案。Codasip的產(chǎn)品和技術(shù)允許用戶根據(jù)應(yīng)用需求進(jìn)行靈活的處理器設(shè)計(jì)，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用針對不同工作負(fù)載調(diào)整設(shè)計(jì)，并提供豐富的工具和支持，使開發(fā)過程更加高效。通過將模塊化RISC-V指令集架構(gòu)的潛力與定制計(jì)算解決方案相結(jié)合，有效實(shí)現(xiàn)定制化處理器。并可定制現(xiàn)有IP來創(chuàng)建特定應(yīng)用的處理器，可以大大減少設(shè)計(jì)流程和上市時間。

　　生態(tài)建設(shè)

　　“此外，建立合作伙伴關(guān)系也很重要。在供應(yīng)鏈和生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)方面，Codasip需要與其他公司和組織建立合作伙伴關(guān)系，以確保他們的解決方案能夠無縫地集成到整個系統(tǒng)中，而實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)需要同芯片制造商、工具提供商和軟件開發(fā)商等不同類型的合作伙伴進(jìn)行密切合作?！?Zdeněk P?ikryl 表示。

　　Codasip充分利用了 RISC-V 生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)勢。其所有的處理器 IP 兼容 RISC-V 標(biāo)準(zhǔn)，能夠與其他 RISC-V 生態(tài)系統(tǒng)中的工具和軟件進(jìn)行集成和兼容。這種與生態(tài)系統(tǒng)的緊密合作使得 Codasip 的產(chǎn)品具有更廣泛的適用性和兼容性。

　　同時，Codasip 提供了從處理器設(shè)計(jì)到軟件工具鏈的全面解決方案，為客戶提供開發(fā)和調(diào)試的一體化環(huán)境。這種全面的解決方案大大簡化了客戶的開發(fā)流程，并全面提高了開發(fā)效率。

　　Codasip的設(shè)計(jì)工具和方法使得客戶能夠靈活地進(jìn)行處理器設(shè)計(jì)和優(yōu)化。成熟的自動化工具支持各種不同的設(shè)計(jì)風(fēng)格和流程，包括自定義指令擴(kuò)展、微架構(gòu)優(yōu)化等。這種設(shè)計(jì)靈活性使得客戶能夠根據(jù)應(yīng)用需求完成高度優(yōu)化的處理器設(shè)計(jì)。

　　在面對RISC-V發(fā)展過程中的挑戰(zhàn)和困難時，Codasip采取了一系列關(guān)鍵的策略和做法。其中投資于研發(fā)和創(chuàng)新是重中之重，強(qiáng)調(diào)差異化使其在RISC-V廠商中快速出圈，定制計(jì)算成就了其定制化處理器能力。同時，通過不斷的投資，確保其產(chǎn)品和技術(shù)保持領(lǐng)先地位。另外與行業(yè)伙伴建立密切合作關(guān)系，投資于RISC-V相關(guān)教育也是其一貫宗旨?；锇楹献麝P(guān)系有助于共同推動RISC-V生態(tài)的長足發(fā)展，通過Codasip Labs和大學(xué)計(jì)劃等項(xiàng)目，致力于培養(yǎng)下一代具有開拓創(chuàng)新精神的開發(fā)者。

　　對一個高端芯片設(shè)計(jì)行業(yè)企業(yè)，工程師們關(guān)心最多的應(yīng)該是其高端人才和工程師文化。

　　創(chuàng)新與開放的工程師文化

　　對此，筆者Challey與Codasip內(nèi)部人員進(jìn)行了交流溝通。

　　其中，首席IP架構(gòu)師Tariq Kurd引起了我們的關(guān)注。

　　Tariq Kurd畢業(yè)于英國倫敦的布魯內(nèi)爾(Brunel)大學(xué)。自1999年以來都在從事CPU設(shè)計(jì)工作，至今已有24年的豐富經(jīng)驗(yàn)。20多年來深耕于不同的CPU微架構(gòu)(單問題、多線程、失序、DSP、VLIW)和包括RISC-V，ARM在內(nèi)的不同專有架構(gòu)。

　　最近幾年來，在RISC-V中非常活躍，并于2022年榮獲RISC-V國際基金會RISC-V特別貢獻(xiàn)獎，同時也擔(dān)任代碼簡化任務(wù)組和Zfinx任務(wù)組的主席，迄今為止已經(jīng)成功地批準(zhǔn)了兩個擴(kuò)展結(jié)果，Zfinx (共享整數(shù)寄存器進(jìn)行浮點(diǎn)計(jì)算) 和Zc(減少代碼大小)。

　　注：代碼簡化任務(wù)組( Code Size Reduction Task Group )和Zfinx任務(wù)組為RISC-V國際基金會下的兩個任務(wù)組織，前者旨在于開發(fā)代碼長度簡化的整體解決方案，使RISC-V與現(xiàn)有的嵌入式內(nèi)核架構(gòu)相比更具競爭力。后者旨在于通過共享浮點(diǎn)和整數(shù)寄存器以節(jié)省面積和減少上下文切換時間。

　　而Tariq Kurd也很謙虛，在交流中，他說道：“作為一名普通的工程師，不斷實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新，以客戶為本并積極參與RISC-V行業(yè)生態(tài)建設(shè)是我們最引以為榮的使命。我在2022年2月離開原公司(國內(nèi)芯片頂級研發(fā)大廠)，加入Codasip，擔(dān)任失序應(yīng)用內(nèi)核項(xiàng)目的首席架構(gòu)師。并在3個月內(nèi)，被提升為Codasip 首席IP架構(gòu)師。”

　　“在為Codasip工作之前，我很少與客戶或開發(fā)團(tuán)隊(duì)以外的其他利益相關(guān)者接觸。晉升后對我來說，巨大的不同是與客戶的接觸。我是CPU IP的技術(shù)聯(lián)系，所以需要經(jīng)常與客戶直接對話，探討客戶的訴求，并如何將這些訴求與Codasip的現(xiàn)有產(chǎn)品相匹配，并利用這些訴求來塑造未來產(chǎn)品。而我的角色從與客戶交談，到定義應(yīng)用類CPU內(nèi)核的架構(gòu)和微架構(gòu)，以及一直到非常精細(xì)的底層細(xì)節(jié)。而這樣的角色，在一個工作職能內(nèi)擁有如此廣泛的范圍是不尋常的。然而就是這樣的職能范圍，為我和團(tuán)隊(duì)的工作提供了無可比擬的多樣化環(huán)境，而與終端客戶建立起的直接聯(lián)系，使得研發(fā)技術(shù)團(tuán)隊(duì)更好的直接了解客戶的需求，并將這些需求優(yōu)化到產(chǎn)品升級中，以便更好地為客戶服務(wù)。在這樣的生態(tài)循環(huán)中積累的工作經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)指標(biāo)，終將使我受益終生?！?/p>

　　Codasip有著深厚的科研背景。多年來從一個初創(chuàng)企業(yè)發(fā)展到行業(yè)前三，通過獨(dú)一無二的Codasip Studio自動化工具和CodAL語言，以及成熟的RISC-V IP,已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)在數(shù)十億顆芯片中布局。不斷成熟的企業(yè)促使不斷成熟的企業(yè)文化的形成。通過多方交流溝通，筆者發(fā)現(xiàn)Codasip的工程師文化主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

　　創(chuàng)新和追求卓越：Codasip向來鼓勵創(chuàng)新和追求卓越。通過積極尋求新的技術(shù)突破和解決方案，并不斷推動處理器設(shè)計(jì)領(lǐng)域的前沿。

　　跨學(xué)科協(xié)作精神：Codasip歷來強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)協(xié)作，并通過跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)中合作，共同解決技術(shù)問題，并與全行業(yè)共享知識和經(jīng)驗(yàn)。

　　以客戶導(dǎo)向：Codasip的工程師們注重客戶導(dǎo)向，將客戶需求放在首位，并致力于為客戶提供最佳的處理器設(shè)計(jì)解決方案，通過積極與客戶溝通，并持續(xù)改進(jìn)和優(yōu)化產(chǎn)品和服務(wù)。

　　結(jié)語

　　正是基于多年的研發(fā)沉淀和積累，在RISC-V這幾年快速爆發(fā)的階段，Codasip也在短短的一年多，其工程能力得到了巨大的提升，從一個初創(chuàng)公司快手過渡到真正以產(chǎn)品為導(dǎo)向的產(chǎn)品型企業(yè)。

　　作為最早涉足RISC-V行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，Codasip多年來不斷壯大，完善技術(shù)和解決方案，逐漸形成了自己的獨(dú)特的特色和優(yōu)勢，走出了一條差異化定制之路，并不斷促使自己成為RISC-V行業(yè)的世界級參與者。