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核芯互联:五年内具备与TI的一战之力

时间:2019-04-25 作者:邵乐峰 阅读:
核芯互联的芯片产品思路,就是在数字产品上坚定不移地以RISC-V架构为核心发展嵌入式和边缘计算产品,同时在模拟产品上拓展深度和广度,最终以“Chiplet”的模式,将所积攒的IP迅速通过SIP的方式互联成超大规模服务器/自动驾驶系统芯片。
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“创未来世界,造当今所无”—这是核芯互联(CORELINK)科技有限公司总经理兼首席技术官胡康桥为公司设定的战略目标。aIKEETC-电子工程专辑

对很多人来说,这家成立于2017年6月的公司听起来还是比较陌生的。不过,其核心团队实力却不容小觑。联合创始人之一的胡康桥毕业于清华大学电子工程系,获得美国莱斯大学电子工程硕士学位,曾任莱斯大学集成电路实验室研究员、AMD公司高级研发工程师。创始团队其他人员也基本来自清华、北大和北美名校,并在华为、中芯、英伟达、AMD等公司工作多年。aIKEETC-电子工程专辑

根据官方介绍,核芯互联团队目前拥有自主的高端数字及模拟芯片、芯片敏捷设计技术及高性能低功耗边缘计算技术,可深度结合应用场景,从芯片、算法、人工智能、通信、软件等多维度/多层次为工业赋能,为用户提供快速、安全可靠、成本可控、高可拓展性的一站式工业自动化和物联网解决方案。aIKEETC-电子工程专辑

2018年底,核芯互联完成了5000万元人民币种子轮融资,此轮融资由个人投资者投资,将主要用于工业领域芯片的研发和团队扩充。aIKEETC-电子工程专辑

核芯互联在北京、深圳和青岛设有研发中心,员工人数大约为100人。北京团队负责大规模集成电路设计及人工智能算法研究,深圳团队负责工业控制及物联网底层架构研发,青岛团队负责嵌入式应用软件开发及产品销售。aIKEETC-电子工程专辑

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核芯互联创始人团队aIKEETC-电子工程专辑

芯片杂货铺

据说每一位新入职核芯互联的员工,都会收到印有“欢迎加入核芯互联,中国芯,世界芯!”这句话的录用通知书,意在激励员工坚持原创设计,勇于突破数字及模拟高端芯片设计,努力做到“创新中国芯,引领世界芯”。aIKEETC-电子工程专辑

• 基于RISC-V的处理器IP及MCUaIKEETC-电子工程专辑

夸克Q0和夸克Q7是核芯互联发布的两款RISC-V内核,性能直接对标ARM Cortex-M0+及ARM Cortex-M7内核,而璇玑CLE系列MCU则是中国第一款基于开源指令集架构RISC-V的家电通用芯片。aIKEETC-电子工程专辑

对于为什么选择RISC-V而不是arm架构,胡康桥表示,RISC-V拥有模块化、可扩展、成本低等诸多优点,虽然目前软件生态仍在发展初期,但在特定的行业应用中却可以发挥所长,随着物联网及5G通信时代的到来,基于RISC-V微架构的处理器将是中国芯寻求差异化竞争,实现弯道超车的好机会。不过,他同时强调称,虽然RISC-V属于精简指令集,上手容易,但要想做得出色,对CPU公司的设计实力仍然有着较大的考验。aIKEETC-电子工程专辑

Q0采取2-3级流水线,具有超高能效比与超低功耗,可以广泛应用于医疗器械、电子测量、照明、智能控制、游戏装置、紧凑型电源、电源和马达控制、精密模拟系统、Wi-Fi、蓝牙等系统中;Q7内核在维持低功耗、小面积的情况下,采取6级流水线,增加了指令双发射和双精度浮点计算单元,可以广泛应用于工业自动化、数字信号处理、音频视频信号处理等领域。aIKEETC-电子工程专辑

根据规划,除了已经流片的基于夸克Q0的工业控制MCU CLE0即璇玑处理器,2019年还将流片基于夸克Q7的边缘计算MCU CLE7,以及用于石油钻井的耐高温(175°C)特殊工艺的CLE0-HighT。与此同时,开发超高性能乱序多发射的基于RISC-V指令集的桌面及服务器CPU,实现RV64G指令集,运行Linux操作系统也被提上了日程。aIKEETC-电子工程专辑

• 高速ADCaIKEETC-电子工程专辑

数据转换器是沟通模拟世界与数字世界之间最重要的桥梁,高速高精度ADC更是被称作“模拟电路中的珠穆朗玛峰”。数据显示,ADC市场份额2020年就将达到52亿美元。aIKEETC-电子工程专辑

以5G应用为例,由于5G带宽将从LTE时代的20兆一跃而至100兆(6GHZ以下),毫米波频段甚至高达400兆,这意味着ADC必须具备800MHz的采样率才能完全获取毫米波信息。然而我国现阶段的ADC设计能力尚无法满足自给自足的需求。aIKEETC-电子工程专辑

在这样的背景下,4月9日,核芯互联宣布投片生产双通道12bit/80MSps超低功耗流水线(pipeline)架构玄梭ADC, 标志着公司正式全面覆盖数字和模拟芯片领域。aIKEETC-电子工程专辑

此款ADC为双通道12bit分辨率,有效精度为10.5bit,采样速率分为80MSps/100MSps/125MSps三个等级,采用CMOS并行输出,其中80MSps等级在双通道全速模式下的功耗为60mW,为市面上同类产品的1/5左右,可广泛应用在WLAN、HDTV、Video、通信接收机、蜂窝、LMDS、点到点微波通信、MMDS、HFC 、低功耗数字采集、数字图像处理、医学成像、便携式仪表等领域。aIKEETC-电子工程专辑

但这只是“牛刀小试”,根据产品路线图,9月之前还将有9款ADC产品面世。其中,单条超高速带有校准的超高精度16bit/100Msps ADC、高精度16bit/2Msps 和MCU用ADC单品属于今年攻克的重点。而中期目标则是到2021年能够顺利推出更高性能的顶级ADC,从而在世界领域占据一席之地。aIKEETC-电子工程专辑

“在今年1月投片的一颗MCU中,我们2位研发人员在1个月内完成了包括DC-DC、LDO、12Bit SAR ADC在内的11个模拟IP的设计工作,且全部采用正向设计。”胡康桥说,核芯互联很快会利用自身在ADC设计上的优势,推出几颗“爆款”MCU产品,比如将24bit sigma-delta/16bit SAR ADC分别集成进MCU中,让“买ADC送MCU”成为现实;或是把TCP/IP协议栈、CAN总线等做成ASIC集成进一颗双发射9级流水MCU中,再配合丰富外设;或是将小AI模块集成进MCU中,适合电力线巡检等行业应用。aIKEETC-电子工程专辑

• 下一代高清视频解码芯片Codec AV1aIKEETC-电子工程专辑

AV1(Alliance for Open Media Video 1)是一个开源、免版权费的用于互联网视频传输的视频编码格式,是google制定的VP9标准的继任者,也是H.265强有力的竞争者,被业界认为将会在5G和8K超清时代大放异彩。aIKEETC-电子工程专辑

核芯互联开发的CL-AV1ENCO芯片在需要全速编码运转的情况下,可以支持最高达1GHz的运行频率。由于在设计中考虑了大规模协同工作,因此编码效率可以在提高硬件配置的条件下线性叠加,与软件编码相比,硬件编码效率提高了3-4个数量级。2019年,公司将重点开发视频编码器芯片单片,并以PCIE板卡的形式与现有服务器进行交互。此外,对于中国自主研发的第二代数字音视频技术标准AVS2的支持也在规划中。aIKEETC-电子工程专辑

• 芯片敏捷设计能力aIKEETC-电子工程专辑

天下武功,唯快不破。芯片敏捷设计(Agile Development)是国际芯片巨头AMD、英伟达、高通等公司都在深入拓展的领域,但我国目前在这方面依旧处于相当空白的阶段。aIKEETC-电子工程专辑

在胡康桥看来,传统的芯片设计方法是先对芯片进行行为建模,再进行RTL编码,然后进行仿真、综合、后端布局布线、流片检测。但RTL编码通常采用Verilog或者VHDL编写,代码冗长繁复,不利于模块化和参数化。aIKEETC-电子工程专辑

而通过高层次综合(HLS)和模板元编程(Template Meta-Programming),可以直接将C/C++等高层次语言综合成门级电路,从而大幅缩短芯片从定义到流片的时间。根据测算,通过使用高层次综合与模板元编程的设计模式,核芯互联可将芯片设计周期缩短至3个月以内。aIKEETC-电子工程专辑

如果之前的产品布局,更多体现的是“核”与“芯”,那么对片上高速并行串化器(SerDes)数据通信模块和小芯片(Chiplet)设计的布局,则更多体现出“互联”的精髓。aIKEETC-电子工程专辑

众所周知,Chiplet模式是当前最为前沿的SoC设计理念之一。通过die-to-die内部互联技术将多个模块芯片与底层基础芯片封装在一起,构成多功能的系统级异构封装(SiPs)形式。而想要达到Chiplet的美好愿景,IC设计公司在IP及小Chip规划的初期就要将芯片之间的“互联”考虑进去,而SerDes数据通信模块就成为重中之重。目前,核芯互联正在研发28nm的高速SerDes模块,一些目前仍处在保密阶段的产品也即将实现技术突破。aIKEETC-电子工程专辑

与TI的“一战之力”

胡康桥在接受《电子工程专辑》独家专访时表示,放眼全球,核芯互联的芯片产品思路跟德州仪器(TI)非常类似,就是要以德州仪器的“芯片杂货铺”模式积攒数模IP核与细分领域的单品。具体来说,就是在数字产品上坚定不移地以RISC-V架构为核心发展嵌入式和边缘计算产品,同时在模拟产品上拓展深度和广度,最终以“Chiplet”的模式,将所积攒的IP迅速通过SIP的方式互联成超大规模服务器/自动驾驶系统芯片。aIKEETC-电子工程专辑

而这种模式也跟公司名字的立意交相辉映。aIKEETC-电子工程专辑

核芯互联的LOGO创意来自紧紧拧在一起的中国传统鲁班锁,即发源于中国建筑独有的榫卯结构。“核芯互联”名字本身意在通过芯片,真正地做到“天地与我并生,而万物与我为一”这一万物互联的中国意境。aIKEETC-电子工程专辑

胡康桥说自己的愿景是希望核芯互联能够在未来两年内,成为国内嵌入式IC及模拟IC龙头企业,五年内能够覆盖80%的嵌入式及模拟IC应用场景,具备与TI的一战之力。aIKEETC-电子工程专辑

可能很多人会觉得他这么说除了吸引眼球之外毫无意义,毕竟TI当前的市值达到了1180亿美金,约合7941亿人民币。2018年营收超过160亿美金,约合1050亿人民币。一家成立还不到两年的公司五年内就想与之一战,有点太过张狂。aIKEETC-电子工程专辑

“一战之力并非全面对打,而我们确实在这个道路上飞速前进。”胡康桥解释说,国内目前顶尖模拟公司的营收可能只有TI的百分之一,论综合实力,应该是毫无招架之力的。但2018年的中兴事件让国家意识到了国产化和自主可控的重大意义,直接或间接驱动了以前对IC行业不太关心的资本势力大规模涌入。对核芯互联这样有较强设计能力和市场资源的企业来说,通过专注石油、汽车、工业等高门槛、高利润行业,摆脱价格战泥沼,在某些方面实现高速发展,形成战力并非天方夜谭。aIKEETC-电子工程专辑

另一方面,核芯互联在大举进军低功耗和高性能RISC-V处理器的同时,也高度重视模拟IC领域。众所周知,机器所接收、处理的信号分为模拟信号和数字信号两种。其中,来自现实世界中的一切信号,包括光、热、力、声、电等都属于模拟信号。随着物联网以及消费电子领域产品的快速发展,连接现实与数字世界的关键元器件ADC数模转换器的市场需求与日俱增。aIKEETC-电子工程专辑

而与市场需求激增相对立的,却是行业内“一年数字,十年模拟”的困境,模拟行业需要长期积累,且当前人才断层现象严重。胡康桥强调国内除了不断提升对模拟知识的认知和积累外,从海内外引进、留住高层次模拟人才也非常必要,因为“你不想办法留住人才,自然会有人出来挖墙脚。”而核芯互联从建立之初就非常重视建立人才壁垒,人才是“一战之力”的根本。aIKEETC-电子工程专辑

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邵乐峰
ASPENCORE 中国区首席分析师。
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