RISC-V技术领导者：这15家公司如何改变芯片行业（第1部分）

RISC-V技术领导者：这15家公司如何改变芯片行业（第1部分）

随着技术的快速发展，芯片行业正在发生前所未有的变化。尤其是随着开放指令集架构RISC-V的兴起，因其可定制性和高效性而在全球半导体领域获得了广泛关注。本文将带您深入了解RISC-V在芯片设计和制造中的应用，并介绍几家在该领域取得重大成就的公司。

从阿里巴巴以开源方式推动RISC-V技术普及的平头哥半导体，到乐鑫（Espressif System）创新的无线SoC芯片，再到全志科技（Allwinner Technology）和兆易创新（GigaDevice）在智能应用处理器和存储器领域的突破，各家公司展示RISC-V架构在各自领域的强大潜力和实际应用。

同时，我们也会重点关注专注于IP核和架构设计的公司，例如SiFive和晶芯科技。他们为芯片设计提供灵活的RISC-V处理器内核，以支持行业的多样化需求。Imperas和Synopsys等软件和工具提供商通过其仿真平台和开发工具为 RISC-V的设计和验证提供关键的技术支持。

在本文中，我们将展示RISC-V技术如何在创新与协作的驱动下，不断扩大其在全球半导体行业的影响力。我们还将探讨这些企业如何在这个开放的生态系统中共同成长，引领行业进入新时代。

芯片设计与制造

此类公司专注于设计和制造物理微处理器芯片。这些芯片基于RISC-V指令集架构，可以用于智能手机、计算机和物联网设备等各种电子设备。

阿里巴巴平头哥

阿里巴巴平头哥半导体有限公司成立于2018年9月19日，是阿里巴巴集团全资半导体芯片业务实体。平头哥半导体专注于边云融合全栈产品系列，涵盖数据中心AI芯片、处理器IP授权等领域，实现从芯片设计到边缘的全链路覆盖。

平头哥半导体为RISC-V技术的发展和推广做出了重大贡献。 2021年10月，平头哥宣布开源玄铁RISC-V系列处理器，并开放相关工具和系统软件。这一举措对于中国RISC-V生态系统的发展具有重要意义。T-Head开源玄铁RISC-V系列处理器包括E902、E906、C906和C910，均基于RISC-V架构设计。E系列定位MCU级别，适用于IoT等行业的定制芯片。

此外，平头哥还发布了RISC-V高效处理器玄铁C908，可应用于智能交互、多媒体终端、AR/VR、无线通信等多种场景。玄铁C908在RISC-V架构上实现能效突破，支持多核多集群架构，采用高效9级双发有序流水线，时钟频率高达2GHz。该处理器在微架构上进行了升级，首次采用RISC-V Vector 1.0标准，并优化了AI算子和算法库，大幅提升了性能表现。

平头哥也为RISC-V技术的成熟发展做出了重大贡献。其全球首发的系列处理器及基础软件全栈开源，不仅促进了RISC-V架构的成熟，也有助于加速RISC-V软硬件技术的融合，推动创新落地落地。

2023年8月，平头哥在RISC-V中国峰会上宣布推出首个自研RISC-V AI平台，支持170多种主流AI模型。 平头哥还计划在年内发布下一版本的C920芯片，以进一步加强其在AI领域的影响力。此外，平头哥还将推出可配置的Matrix RISC-V处理器内核，以增强并行计算能力并优化边缘AI性能。

综上所述，阿里巴巴平头哥半导体在RISC-V技术的研发、应用和推广中发挥了重要作用。通过开源项目和创新产品，为RISC-V技术的全球发展做出了重大贡献。

代表产品：玄铁RISC-V系列处理器，包括E902、E906、C906、C910、C908，以及自主研发的RISC-V AI平台。

C系列处理器通常专为更复杂的计算任务和具有高性能要求的应用程序而设计。例如，C906和C910处理器就属于该系列，在功能和性能方面超越了E系列的MCU级别处理器（如E902和E906）。

乐鑫系统

乐鑫是一家专注于高性能、高集成度、低功耗无线SoC芯片的公司，与RISC-V架构有着密切的合作。乐鑫不仅是RISC-V国际基金会创始战略成员、中国RISC-V产业联盟创始成员，还致力于RISC-V在中国和全球的发展。

乐鑫RISC-V相关产品主要包括ESP32-C系列。其中，该系列中的ESP32-C6是乐鑫首款集成Wi-Fi 6和蓝牙5 (LE)的32位RISC-V SoC。具有极低的功耗和极高的性价比，显着提升物联网设备的Wi-Fi传输效率，提供安全可靠的连接性能。ESP32-C6通过Wi-Fi联盟认证，采用RISC-V 32位单核处理器，时钟频率高达 160 MHz，配备400 KB SRAM、384 KB ROM，支持各种外部闪存回忆。

ESP32-C6还支持2.4 GHz Wi-Fi 6协议（802.11ax），并向下兼容802.11 b/g/n，为优化和提高物联网设备的性能做出了重要贡献。它支持上下行正交频分多址（OFDMA）接入和下行多用户多输入多输出（MU-MIMO）接入机制，可在拥挤的无线网络环境中实现高效、低延迟的操作。此外，其安全机制包括基于RSA-3072算法的安全启动和基于AES-128-XTS算法的闪存加密，从硬件和软件层面保证设备安全。

乐鑫的另一款重要产品是ESP32-C5，这是全球首款基于RISC-V的SoC，集成2.4&5 GHz双频Wi-Fi 6和蓝牙5 (LE)。ESP32-C5专为需要高效无线传输的物联网应用而设计。它支持2.4&5GHz双频Wi-Fi 6（802.11ax），并向下兼容802.11b/g/n。该芯片为乐鑫AIoT产品矩阵增添了5 GHz Wi-Fi 6产品线，展现了乐鑫在Wi-Fi 6开发方面的新突破。

全志科技

全志科技是智能应用处理器SoC的主要供应商。其主要业务包括智能应用处理器SoC、高性能模拟器件、无线通信芯片的研究、开发和设计。公司产品满足消费、工业、汽车领域的应用需求，广泛应用于智能硬件、智能家电、智能物联网、智能汽车电子、平板电脑、网络机顶盒等各类产品市场作为电源模拟设备和无线通信模块。公司一直致力于为客户提供系统级大规模混合信号SoC、智能电源管理芯片、无线通信芯片以及相关软硬件研究和应用技术开发。

作为平头哥半导体玄铁优选芯片方案的合作伙伴，全志科技已经实现了RISC-V芯片的规模化生产，包括D1系列、V85X系列、R128系列（智能语音）等产品和应用。

D1系列（视频编解码器）

• 架构及核心：D1系列芯片是基于RISC-V架构的处理器，是全球首款基于玄铁C906开发的通用SoC。它们集成了64位玄铁C906 RISC-V CPU和HiFi4 DSP，提供高效的计算能力。
• 视频编解码：D1支持主流格式的视频编解码，并提供RGB/LVDS/MIPI DSI/HDMI/CVBS out等显示输出接口，满足各种显示需求。
• 应用领域：D1芯片应用于智慧城市、智能汽车、智能商显、智能家电、智能办公、科研教育等各个领域。它们最高支持 4K H.265/H.264 解码，最高可配备 2GB DDR3。

V85X系列（智能视觉）

• 核心架构：V85X系列平台包括V853、V853s、V851s、V851se等型号。这些芯片具有 Cortex-A7 内核@900MHz、RISC-V@600MHz 和 0.5 TOPS NPU。
• 技术规格：V85X芯片采用22nm工艺制造，基于ARM A7和玄铁E907内核构建。它们具有1T算力NPU，并配备了StarFive自主研发的智能视频引擎和高性能ISP图像处理器。
• 特点及应用：V85X系列专注于智能视觉领域，具有高性能、低功耗的特点。这些芯片适用于智能锁、考勤门禁、网络摄像头、行车记录仪、智能台灯等智能应用相关行业的升级。它们采用三核异构设计，结合ARM Cortex-A7主核、RISC-V协处理器核和AI NPU。

R128系列（智能语音）

• 设计及特点：R128是一款专为音视频解码而设计的高度集成SoC，主要应用于物联网和专用语音交互处理解决方案。它将MCU、RISC-V、DSP、CODEC、WIFI/BT和PMU集成在单芯片上，为系统、应用和网络连接开发提供成熟、完整的生态系统。
• 存储和接口：R128集成8MB/16MB/32MB PSRAM，支持音视频解码、大容量存储、扫描、网络连接。它还具有IIS/PCM、OWA、DMIC、LINEOUT、MICIN等各种音频接口，以及通用通信接口IIC、UART、SDIO、SPI、ISO7816卡接口。
• 应用范围：R128主要应用于音视频解码、物联网、专用语音交互处理解决方案。内置功能丰富，适用于各种智能设备。

兆易创新

兆易创新是全球领先的芯片供应商，没有晶圆厂。其核心产品包括存储器（如Flash和利基型DRAM）、32位通用微控制器（MCU）、智能人机交互传感器、模拟产品和整体解决方案。

兆易创新在RISC-V领域的核心产品主要集中在32位通用MCU，由于其高性能、低功耗等特点，已广泛应用于物联网等相关领域。兆易创新还积极推动RISC-V生态系统的发展，提供丰富的软硬件支持，推动RISC-V技术在更广泛场景的应用。

GD32VF103系列单片机

GD32VF103系列MCU采用基于RISC-V的Bumblebee处理器内核。这些产品由兆易创新与中国领先的RISC-V处理器核IP和解决方案提供商中天微系统有限公司联合开发。它们主要是用于物联网和其他超低功耗应用的商用RISC-V处理器内核。此外，兆易创新还推出了GD32V系列RISC-V内核32位通用MCU，通过提供丰富的开发板和应用软件支持，构建了完整的RISC-V开发生态系统。

性能方面，GD32VF103系列32位RISC-V MCU主频高达108 MHz，在高性能与低功耗之间取得平衡，并提供丰富的外设选择。这些产品支持零等待状态闪存访问，确保高效性能。

GD32VW553系列单片机

兆易创新近期推出了GD32VW553系列Combo无线MCU，这是一款基于RISC-V内核的微控制器。这体现了兆易创新在RISC-V技术领域的积极参与和创新。

GD32VW553系列MCU的主要特点包括采用全新开源指令集架构RISC-V处理器内核，时钟频率高达160 MHz。此外，该MCU还配备了先进的DSP硬件加速器、双精度浮点单元（FPU）和指令扩展接口，提供出色的能效和灵活的可扩展性。GD32VW553系列MCU还集成了2.4GHz Wi-Fi 6 RF模块，支持IEEE 802.11ax标准。

GD32VW553系列MCU专为物联网应用而设计，支持Wi-Fi 6和蓝牙5.2低功耗（LE），并提供适合不同网络环境和应用需求的多种功耗模式和低功耗设计。

星五（Star Five）

星五是一家专注于RISC-V技术和生态系统的公司，旨在成为全球RISC-V技术和生态系统的驱动者和领导者。 星五成立于2018年，是一家拥有自主知识产权的国内高新技术企业，主要提供基于RISC-V的CPU IP、SoC、开发板等产品。

星五发布了一系列重要的RISC-V相关产品和技术，包括全新的RISC-V处理器内核和多核子系统IP平台，以及首款基于RISC-V的物联网安全芯片“钢华芯”，其销量已突破百万台。此外，StarFive还与Wind River合作推出了StarFive VisionFive 2 RISC-V高性能嵌入式计算机。

特别值得注意的是，星五新开发的两款RISC-V处理器核心产品天枢-90（Dubhe-90）和天枢-80（Dubhe-80）。天枢-90专为“最大性能”而设计，是天枢Max Performance系列的旗舰产品。而天枢-80则主打“高能效”，是天枢高效能系列的首款产品。

天枢-90

• 主要特点：天枢-90专为“最大性能”而设计，是Dubhe Max Performance系列的旗舰产品。
• 应用领域：天枢-90主要针对PC、高性能网络通信、机器学习、数据中心等高端应用。这些领域通常需要高性能处理器来处理大量数据和复杂的计算任务。

天枢-80

• 主要特点：天枢-80主打“高能效”，是天枢高效能系列的首款产品。它的能效提高了 50%，同时保持接近天枢-90的性能（仅20%的性能差异）。
• 技术细节：天枢-80是一款基于RISC-V指令集架构的64位商用处理器内核。采用9+级流水线、三期、乱序执行设计。其SPECint2006得分为8.0/GHz，性能超越ARM Cortex-A75。
• 支持的指令集：天枢-80支持迄今为止最完整的RISC-V指令集，包括RV64GC、位操作扩展B（Bitmanip 1.0）、矢量扩展V（Vector 1.0）、虚拟化扩展H（Hypervisor 1.0）等。
• 应用领域：由于其高能效，天枢-80适用于移动、桌面、工业控制、人工智能、汽车等各种应用。

总体而言，天枢-90和天枢-80分别代表了星五在高性能和高能效维度的技术追求。天枢-90更适合需要极致计算性能的高端应用，而天枢-80更适合需要性能和能效平衡的应用场景。这两款产品的推出彰显了星五在RISC-V领域的技术创新和市场定位。

微芯科技（Microchip Technology）

微芯科技是一家在嵌入式控制解决方案领域具有重要影响力的公司。该公司的主要产品包括微控制器（MCU）、混合信号、模拟和Flash-IP集成电路。Microchip Technology 因其在低端8位MCU领域的实力而闻名，这些MCU广泛应用于从遥控器到车库门开启器再到汽车电动车窗等各种设备。

微芯科技与RISC-V的关系主要体现在其Mi-V生态系统上。 Mi-V生态系统为RISC-V设计提供工具和资源，支持RISC-V CPU从软核到硬核在FPGA架构和系统级芯片（SoC）FPGA中的应用。

2023年，微芯科技在RISC-V峰会上展示了基于RISC-V的扩展解决方案、合作伙伴关系和系统设计工具。这些解决方案包括新的BeagleBoard硬件和模块系统(SoM)产品，以及人工智能/机器学习解决方案和工业边缘解决方案套件。

微芯科技还推出了首款基于RISC-V的系统级芯片FPGA——PolarFire SoC FPGA，并已进入量产。PolarFire SoC是一款完全基于FPGA架构、基于RISC-V的SoC，该系统在硬化FPGA逻辑中包含RISC-V微处理器子系统。

此外，Microchip Technology首款基于RISC-V的FPGA的功效是中档FPGA竞争对手的两倍，并具有一流的设计、操作系统和解决方案生态系统。Microchip 的Mi-V生态系统继续推动RISC-V的采用，并使工业、物联网和其他边缘计算产品变得更小、更高效、成本更低。

Microchip Technology还赢得了5000万美元的项目，与欧洲工程师合作开发基于RISC-V技术的下一代高可靠性太空任务处理器。此外，美国宇航局喷气推进实验室 (JPL) 已选择Microchip设计和制造基于RISC-V X280内核的多核高性能太空飞行计算机 (HPSC) 微处理器 SoC。HPSC包含八个RISC-V X280内核，在两个集群中具有矢量处理指令扩展，以及四个用于通用计算的附加RISC-V内核。

迦南创意（Canaan Creative）

迦南创意，又名嘉楠耘智（Canaan Inc.），是一家总部位于中国的计算机硬件制造商。 迦南创意成立于2013年，专门生产用于比特币挖矿的区块链服务器和 ASIC 微处理器。公司致力于ASIC高性能计算芯片设计、芯片研发、计算设备生产和软件服务。

肯德瑞特K210

全球首款基于自研技术大规模量产7nm芯片，推出基于RISC-V的自主创新商用智能边缘计算芯片Kendryte K210。K210是全球首款基于RISC-V架构的商用边缘AI芯片，广泛应用于智能锁等门禁系统。

嘉楠耘智在RISC-V架构芯片的研发和应用，特别是边缘AI芯片领域取得了重大突破，展现了其在高性能计算和人工智能领域的领先地位。

肯德瑞特K510

自主设计研发的基于RISC-V的边缘AI芯片，在2021年世界人工智能大会上首发。

肯德瑞特K230

第三代RISC-V AIoT芯片K230，主打立体视觉和高性能AI。该产品的发布展示了嘉楠耘智基于RISC-V技术的创新能力，特别是在提供数字新基建算力方面。

K230是第三代边缘侧RISC-V AIoT芯片，专注于计算机视觉和高性能AI。该产品的发布展示了兆易创新在RISC-V技术方面的创新能力，特别是为数字基础设施建设提供计算能力。

上图说明了该芯片的主要功能部件。KPU代表AI引擎，是一种专用处理器，包含自主研发的第三代AI KPU引擎。KPU具有“两高两倍数”的特点。性能更高，算力利用率高，部分典型网络利用率超过70%，处于业界领先水平。 “两个倍数”指的是多模态以及AI工具视觉的完备性和多样性。多模态支持视觉、语音、翻译等，而人工智能工具则支持广泛的操作员和部署选项。

该CPU是与阿里巴巴平头哥深度合作的成果。它采用“玄铁C908双核处理器”。 DPU采用了自主研发的针对计算机视觉应用的高清3D深度引擎，可在人脸识别门锁、人脸支付系统等中距离应用中提供高精度并支持全高清1080P立体视觉。其他组件包括支持4K超高清输入的视频处理器。图像和图形显示方面得到了显着增强，对全流程编码和解码、多摄像头设置等整个媒体管道提供了出色的支持。

由于篇幅所限，文章第一部分就到此结束。在第二部分中，我们将简要介绍为RISC-V提供IP核和架构设计的供应商，以及为RISC-V提供软件、仿真和工具的供应商。

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