提到RISC-V，想必大家都不陌生。作為一種全新的開放處理器指令集架構，RISC-V自2010年誕生以來，就受到了包括谷歌、IBM等在內的眾多企業，以及劍橋大學、中國科學院等在內的知名學府與研究機構的關注和參與。
隨著AIoT時代的到來，智能化應用場景與萬物互聯的生態催生出了巨大的芯片市場，使得全球對RISC-V架構的關注度不斷升溫。特別是在中國芯片核心技術被“卡脖子”之后，RISC-V更被視作國產芯“自主可控”的發展契機。
在此背景下，國內已有不少企業和機構正在積極擁抱RISC-V，并取得了不錯的成績，而南京沁恒微電子股份有限公司（以下簡稱“沁恒”）就是其中之一。
立足自主可控，助力國產MCU逆勢突圍
芯片是信息技術產業鏈中的重要基石，但目前主要的MCU內核還是采用歐美企業授權的內核IP。RISC-V指令集架構的出現，其開源、免費的獨有特質給了國內MCU企業發揮自身技術的一次彎道超車機會。沁恒作為最早自研RISC-V內核并用于自家通用MCU+產品中的芯片設計公司，完全免除了授權費，并且創建了基于自研收發器PHY和處理器IP的全棧研發模式。就用戶而言，不僅無需承擔原廠因采購第三方IP帶來的成本增加，而且可以享受全內置實現一體化單芯片的多個益處：更少的外圍器件和走線、更少的EMI干擾、開發設計更便捷。
長期以來，沁恒專注于連接技術和MCU內核研究，目前主要產品包括以太網、藍牙無線網絡、USB和PCI類等接口芯片，及集成上述接口的全棧MCU+單片機。這些產品廣泛應用于計算機周邊、手機周邊、工業控制、物聯網等領域。經過多年的技術積累和市場開拓，沁恒早已為助力中國RISC-V產業的發展做好了充分的準備。
例如，沁恒基于自研RISC-V內核設計推出的32位互聯型微控制器CH32V305/7系列，包括核心處理器IP和專業通訊IP全部自研，處理器為自研RISC-V架構青稞V4F，通訊IP包括內置了480Mbps的高速USB收發器和以太網收發器，無需外部PHY，是真正意義上的SOC。
此外，沁恒RISC-V架構低功耗藍牙CH582系列MCU同樣值得一提。該MCU采用青稞V4A微處理器，基于長久以來對RISC-V架構關注和研究的成果，青稞V4A支持RV32IMAC指令子集，內嵌了PFIC中斷控制器，可提供硬件加速中斷進出棧模式、快速中斷通道（硬件獲取中斷源）等設計，加快了中斷服務函數響應。
據了解，CH582系列低功耗藍牙MCU的特性主要包括：內置2.4GHz RF收發器和基帶及鏈路控制，支持BLE5.3、接收靈敏度-98dBm，可編程+7dBm發送功率、2組USB2.0全速Host/Device、14通道觸摸按鍵等。
經過十余年的發展，沁恒已在MCU領域積累了豐富的經驗，其利用自身多年的芯片設計技術優勢，垂直整合了RISC-V架構芯片設計產業鏈，完成了從芯片內核到外設資源、從開發軟件到相關配套工具的自主研發，形成了豐富的RISC-V應用生態。
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除了MCU外，沁恒還提供一些超高速模擬開關芯片，如CH482系列：具備高帶寬，SS超速通道支持6Gbps差分信號，支持超速USB信號。其中CH482X超速通道支持10Gbps差分信號，支持USB 3.2 Gen2信號。
賦能芯片架構創新，RISC-V將是大勢所趨
要知道，RISC-V最大的優勢就是開源和免費。其中，開源意味著開發者可以針對特定應用場景，比如近期火熱的AIoT市場，設計出自己的AIoT芯片架構；而免費意味著RISC-V可以幫助開發者低成本完成CPU設計，將芯片設計門檻大大降低。
除此之外，RISC-V還具有精簡、靈活、模塊化、可配置、“沒有歷史包袱”等諸多優勢。具體來說，RISC-V指令集架構具備開放性特點，任何人、組織、公司均可自由用于商業或非商業用途；RISC-V架構十分簡潔，32或64位基礎指令不超過60條，加上擴展指令只有一百多條，它總結和吸取了歷史上諸多處理器架構的精華；在擴展性方面，RISC-V用戶可根據產品特性擴展自定義指令增加產品差異化和競爭力。
因此，對于設計人員而言，RISC-V是一種專為高速和低功耗而設計的簡化架構。而基于RISC-V的芯片，不僅適用于學術界，也非常適合商業應用。
根據市場調研機構Semico Research發布的數據顯示，預計到2025年，采用RISC-V架構的芯片數量將增至624億顆；預計2018-2025年，RISC-V CPU內核的復合增長率（CAGR）將達146%，而這些芯片將主要應用在計算機、消費電子、通信、交通和工業等領域?？梢灶A見，未來RISC-V的市場潛力巨大，且MCU賽道會更加多元，這一趨勢必將給國內自主可控處理器帶來更多新的機遇。
而沁恒認為，在國產化背景下，越來越多的公司愿意嘗試使用國產芯片，國產芯片的曝光率也越來越高，毫無疑問，這對國產芯片廠家是一種積極的信號，但與此同時也是一種挑戰。
“面對這樣的機遇與挑戰，沁恒始終以技術為導向，通過軟件和硬件之間的無縫連接和協作、相互滲透和轉化，提供給客戶專業及高性價比的產品及應用方案。沁恒始終堅信，以專業的態度、嚴苛的標準要求自己，才能做出更易用的產品，讓客戶用的更省心?！鼻吆惚硎?。
事實上，沁恒早在2017年就開始關注并研究RISC-V指令集了，通過結合特色專業接口，推出了系列自研RISC-V內核MCU+產品。比如，沁恒從USB3.0、千兆以太網等高速接口的數據實時處理需求出發，設計并提出了基于RISC-V架構的快速可編程中斷控制器（FPIC，Fast-Programmable interrupt controller）。
相較于傳統RISC-V中斷控制器PLIC，采用沁恒設計的FPIC中斷控制器，不僅可以避免集中式管理的耗時方式，同時還可實現單個模式下的中斷搶占功能；而中斷跳轉向量表，可以存放絕對地址，解決JAL尋址范圍受限問題；采用HPE（Hardware Prologue/Epilogue）硬件壓棧，可顯著提高中斷效率；VTF（Vector Table Free）免表技術，可以進一步提升中斷響應效率。
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經過多年來的深耕，沁恒已量產的自研RISC-V微處理器包括：青稞V3、青稞V4和批量量產的基于以上微處理器的MCU：通用互聯型赤菟V307，赤菟V103，低功耗藍牙MCU：的盧CH582、的盧CH573，USB3.0超速接口MCU：照夜CH569，通用無線型赤菟V208，。目前，沁恒已向客戶提供了百款芯片及技術方案，如MCU+USB、MCU+藍牙、MCU+以太網。
完善產品布局，加速推進“全棧”戰略
為了推出更多具有核“芯”產品力的RISC-V全棧MCU，沁恒采取了“三步走”戰略，具體來說：
1、通訊IP自研，數字和模擬及射頻等全鏈深度研發和長線規劃。
沁恒在“一核三接口”即USB、以太網、藍牙和MCU內核（8-bit RISC、E8051及32-bit RISC-V）等方面深耕多年，主要模塊分別逐步實現了全棧自主研發，擁有IP級專業核心技術，通過數字模擬各模塊間的深度結合使芯片性能更優、產品層次更全、邊際成本更低。
目前技術組合可以提供遠距離高速通訊接口芯片、內置以太網收發器的MCU、USB3.0高速通訊類單片機、藍牙無線RF射頻類MCU、低功耗MCU、高電壓電源管理MCU等。
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2、內核IP自研，多層次微處理器內核的SOC組合和軟硬結合。
早期自主研發的8位RISC和E8051及青稞32位RISC-V內核，均已大批量應用，注重應用優化。針對具體應用的特點、匹配合適的微控制器，將部分硬件轉為嵌入式軟件實現或反之，降低成本并提高靈活性。
基于8位RISC實現了極致性價比的專用功能型MCU；基于E8051實現了輕應用型MCU；基于RISC-V實現了通用和高速接口MCU，針對高速通訊發明VTF技術大幅提速中斷響應，針對協議棧應用在業內率先擴展字節壓縮指令，針對低功耗應用在業內率先擴展WFE指令以加速響應；推出首款自研RISC-V內核的通用MCU，也是首款兩線調試接口的RISC-V通用MCU，既大幅提速、還減少I/O資源占用。
3、上下互通和跨平臺移動互聯。
自成立以來，沁恒一直專注于通訊協議和接口連接技術，提供多種接口芯片和嵌入了專業接口的特色MCU+。
除了芯片設計團隊、專攻下位機的硬件和嵌入式軟件團隊，沁恒還有主攻上位機和服務器及芯云平臺的系統和軟件團隊，協助上下互通、虛擬轉化、跨平臺移動互聯和應用平移，提供Windows、Linux、Mac、Android、iOS、WeChat等多種操作系統或平臺的底層內核驅動程序、通訊連接庫和APP應用工具，使軟件、硬件無縫連接和協作，助力單機設備轉為聯網設備，提升終端產品附加值，并能向客戶提供系統級解決方案。
總之，沁恒圍繞“一核三接口”推出的產品與技術，給國內自主可控處理器帶來了更多可能性。正如沁恒所愿，“我們時刻不忘企業的本質和社會意義，歷來堅持正向原創設計，堅持良性的市場化運作，通過提供優質和專業的芯片，協助客戶向社會提供更多更好的電子產品。”
未來，沁恒將繼續根據技術、應用需求導向和多年的內核自研基因，深耕RISC-V微處理器技術，面向物聯網、PC周邊、工業控制領域繼續優化沁恒全棧MCU技術，推出更多具有核“芯”產品力的RISC-V全棧MCU，助力RISC-V在國內更好的扎根落地。
