RISC-V架构MCU平台开源，AIoT时代将成芯片定制化时代？

10月21日，第六届乌镇互联网大会上，阿里巴巴平头哥官方宣布，正式开源低功耗微控制芯片(MCU)设计平台——“无剑100 Open”。平头哥成为了是国内第一家推进芯片平台开源的公司，也是接连发布玄铁910、无剑SoC、含光800之后的又一大动作。

平头哥表示，此次开源的MCU芯片平台面向AIoT时代的定制化芯片设计需求，目标群体包括芯片设计公司、IP供应商、高校、科研院所等。全世界的开发者都能基于该平台，设计面向细分领域的定制化芯片，IP供应商可以研发原生于该平台的核心IP，高校和科研院所则可开展芯片相关的教学及科研活动。

有了开源芯片设计平台，用户就不再需要前期投入巨资设计基础组件IP，只需完成碎片化场景和需求定义，并设计验证好面向领域的功能IP，就能快速完成芯片量产。

RISC-V架构的MCU前景如何？

据悉，平头哥开源MCU平台包含处理器、基础接口IP、操作系统、软件驱动、开发工具等全套模块，搭载玄铁902处理器，提供UART、SPI、I2C、Timer、PWM等多种IP以及驱动，能让用户快速集成、快速验证，减少基础模块开发成本。

其中，玄铁902处理器基于开源的RISC-V CPU架构，兼容RV32EMC指令集，采用两级极简流水线，适用于对功耗和成本极其敏感的IoT应用。

基于RISC-V指令集架构的MCU是一个全新的市场，开源的RISC-V让全世界的开发者都能基于这个架构做出理想的处理器产品，RISC-V可扩展、可定制化的特点对于场景驱动、性能功耗需求各不相同的AIoT芯片特别重要。

芯片开源的大环境下，RISC-V架构呈现出了很强的生命力，他的出现，使得MCU产品有了除了Arm架构以外的选择。在这一点上，国内外芯片厂商基本处于同一起跑线上，不过兆易创新已经在日前推出了他们首款商用的RISC-V MCU，跑在了前面。

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源代码则包括基础硬件代码、配套软件代码两部分，已经公布在GitHub开源社区（ https://github.com/T-head-Semi）。

平头哥透露，后续还将开放更多IP和玄铁处理器。

开源趋势，势不可挡

阿里巴巴研究员、平头哥半导体副总裁孟建熠认为，自RISC-V内核开源以来，开源开放成为芯片领域的一种新趋势，它能有效降低芯片设计门槛，通过对接开源生态的资源，推动芯片设计走向定制化，让芯片行业有机会解决AIoT时代应用碎片化问题。

PC时代和移动互联网时代，所有技术都由芯片公司和OS公司引领，行业标准也由几家大公司定义。这种格局的优势是开发便利、生态建立迅速，但也存在巨大劣势：资源过度集中，产品形态非常有限，创新设计越来越少。

芯片开源是降低行业门槛的重要方法。孟建熠介绍，无剑芯片平台希望能把整个芯片的研发周期缩短50%，把开发成本降低50%。唯有这样，才能吸引更多从业者加入芯片行业。关于无剑SoC平台与这次MCU平台的区别，可以

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“这是新一代芯片设计方法与传统方法差别最大的地方。但开源芯片需要全社会协同，开源芯片里面RISC-V是基础，但是我觉得仅有RISC-V是不够的。”他说，“普惠芯片事业需要生态伙伴共同推动，我们希望有更多同道中人参与开源、贡献开源、共建生态。”

“我们有很多的平台，考虑先把MCU平台开放出来，最主要的原因希望这是一个比较简单的，可以易于上手的平台。”孟建熠表示，后续平头哥也会逐步把自己所积累的、性能更高的、面向AI的平台逐步开放出来。

芯片研发高投入，说开就开需要魄力

对于开源，中科院计算所研究员、先进计算机系统研究中心主任、中国开放指令生态（RISC-V）联盟秘书长包云岗认为，“开源芯片是芯片设计领域的发展大势，过去20年学界和工程界陆续有些探索，如今，以AIoT为代表的IT产业巨变，有望推动芯片开源走向拐点。开源能让整个行业共享基础技术、免于重复造轮子，由此改变传统的芯片设计方法和芯片行业格局，这对学科发展、人才培养和市场培育都大有裨益。”

一个很好的借鉴，就是开源软件在互联网中的应用，大大降低了创新门槛。包云岗CCF-GAIR 2019上演讲时提到，用户可以很容易地构建一个 APP，90% 可以使用开源代码，用户只需要写 10%，甚至更少的代码就可以完成自己的功能，实现想要做的业务。此外，开源软件还提升了互联网企业的技术自主能力，让他们有能力去 IOE，在软件层次上不像芯片那样受制于人。

“芯片领域如能借鉴这种开源理念，芯片开发迭代的周期就可能从年变成月甚至周，成本也可能从千万亿级降到百万甚至十万级。“包云岗认为，“但现在要做到这点很难，因为开源芯片存在一个死结：芯片开发投入很大，投入那么多做出来的设计、芯片、IP，不会愿意拿出来开源共享；所以用户只能高价购买 IP，还要进行 IP 集成验证以降低风险，这个环节也需要很大投入。“

但他相信，未来有可能在芯片开发环节打破死结，一些新的开发趋势正在出现，比如平头哥开源的这个MCU设计平台。当然开源这个平台也需要很大的魄力，以及“我对钱没有兴趣“的态度，毕竟RISC-V虽然没有高昂的授权费，但做下来的人力物力财力投入都不小。

AIoT时代 = 定制化MCU时代

传统MCU(Micro Controller Unit)又叫单片机、微控制器，是将CPU、RAM、ROM、定时计数器、多种I/O接口集成于一颗芯片的芯片级计算机。作为嵌入式设备的核心部件，MCU在通信、消费电子、汽车电子、工业控制有广泛应用，是市场需求最大的芯片类型。

根据数据位数，MCU可分为4位、8位、16位、32位。不同位数的MCU适用于不同领域，位数越高，MCU的数据处理能力越强，越适用于复杂的应用场景。自上世纪70年代MCU问世至今，8位MCU一直占据市场主流。随着物联网等智能技术的发展和32位MCU成本竞争力的提升，32位MCU需求快速增长，2015年起全球32位MCU出货量超过4位、8位、16位MCU出货量的总和。

AIoT时代，绝大部分IoT设备都需搭载下一代MCU芯片，实现传感、通信、信息处理、计算、下达控制指令等复杂任务。具备AI能力和云端接入能力是下一代MCU芯片与传统MCU芯片最大的不同。

调研机构IC Insights预测，2019年全球MCU芯片出货量为269亿颗，2023年将增至382亿颗，销售额预计可达213亿美元。平头哥此番推出MCU芯片平台，并将其开源，就是瞄准了未来定制化芯片的需求。

目前无剑平台已经与清微智能、大华、云天励飞、博雅鸿图、杭州微纳等一批芯片公司展开合作。