凭借十余年开发经验，沁恒RISC-V全栈MCU将大有可为！

塞巴斯蒂安

　　经过十余年的发展，沁恒已在MCU领域积累了丰富的经验，其利用自身多年的芯片设计技术优势，垂直整合了RISC-V架构芯片设计产业链，完成了从芯片内核到外设资源、从开发软件到相关配套工具的自主研发，形成了丰富的RISC-V应用生态。

　　提到RISC-V，想必大家都不陌生。作为一种全新的开放处理器指令集架构，RISC-V自2010年诞生以来，就受到了包括谷歌、IBM等在内的众多企业，以及剑桥大学、中国科学院等在内的知名学府与研究机构的关注和参与。

　　随着AIoT时代的到来，智能化应用场景与万物互联的生态催生出了巨大的芯片市场，使得全球对RISC-V架构的关注度不断升温。特别是在中国芯片核心技术被“卡脖子”之后，RISC-V更被视作国产芯“自主可控”的发展契机。

　　在此背景下，国内已有不少企业和机构正在积极拥抱RISC-V，并取得了不错的成绩，而南京沁恒微电子股份有限公司（以下简称“沁恒”）就是其中之一。

一、立足自主可控，助力国产MCU逆势突围

　　要知道，芯片是信息技术产业链中的重要基石，也是我国落后于国际水平的技术领域之一。而RISC-V这一被称为“国产芯片希望”的架构，被国内厂商寄予了极大的期望。

　　沁恒认为，近几年国家政策进一步向半导体产业倾斜，是希望国内半导体厂商能够解决集成电路“卡脖子”的问题。而沁恒将会与同行一起，共同推动国内半导体行业的发展。

　　据悉，沁恒成立于2004年，是一家通讯接口芯片和全栈MCU芯片厂商，也是全球首家自研RISC-V内核并用于自家通用MCU+产品中的芯片设计公司。长期以来，沁恒专注于连接技术和MCU内核研究，目前主要产品包括以太网、蓝牙无线网络、USB和PCI类等接口芯片，及集成上述接口的全栈MCU+单片机。这些产品广泛应用于计算机周边、手机周边、工业控制、物联网等领域。经过多年的技术积累和市场开拓，沁恒早已为助力中国RISC-V产业的发展做好了充分的准备。

　　例如，沁恒基于自研RISC-V内核设计推出的32位互联型微控制器CH32V305/7系列，包括核心处理器IP和专业通讯IP全部自研，处理器为自研RISC-V架构青稞V4F，通讯IP包括内置了480Mbps的高速USB收发器和以太网收发器，无需外部PHY，是真正意义上的SOC。

　　此外，沁恒首款RISC-V架构通用MCU-CH32V103系列同样值得一提。作为长久以来对RISC-V架构关注和研究的成果，青稞V3A微处理器支持RV32IMAC指令子集，内嵌了PFIC中断控制器，可提供硬件加速中断进出栈模式、快速中断通道（硬件获取中断源）等设计，加快了中断服务函数响应。

　　CH32V103系列32位通用MCU特性包括：单周期乘法和硬件除法、7通道DMA控制器、16路12位ADC+TouchKey、2*SPI/2*I2C/3*USART、USB2.0全速主机从机接口，以及2.7V-5.5V宽电压供电等。

　　经过十余年的发展，沁恒已在MCU领域积累了丰富的经验，其利用自身多年的芯片设计技术优势，垂直整合了RISC-V架构芯片设计产业链，完成了从芯片内核到外设资源、从开发软件到相关配套工具的自主研发，形成了丰富的RISC-V应用生态。

（沁恒RISC-V系列产品全新命名）

二、赋能芯片架构创新，RISC-V将是大势所趋

　　要知道，RISC-V最大的优势就是开源和免费。其中，开源意味着开发者可以针对特定应用场景，比如近期火热的AIoT市场，设计出自己的AIoT芯片架构；而免费意味着RISC-V可以帮助开发者低成本完成CPU设计，将芯片设计门槛大大降低。

　　除此之外，RISC-V还具有精简、灵活、模块化、可配置、“没有历史包袱”等诸多优势。具体来说，RISC-V指令集架构具备开放性特点，任何人、组织、公司均可自由用于商业或非商业用途；RISC-V架构十分简洁，32或64位基础指令不超过60条，加上扩展指令只有一百多条，它总结和吸取了历史上诸多处理器架构的精华；在扩展性方面，RISC-V用户可根据产品特性扩展自定义指令增加产品差异化和竞争力。

　　因此，对于设计人员而言，RISC-V是一种专为高速和低功耗而设计的简化架构。而基于RISC-V的芯片，不仅适用于学术界，也非常适合商业应用。

　　根据市场调研机构Semico Research发布的数据显示，预计到2025年，采用RISC-V架构的芯片数量将增至624亿颗；预计2018-2025年，RISC-V CPU内核的复合增长率（CAGR）将达146%，而这些芯片将主要应用在计算机、消费电子、通信、交通和工业等领域。可以预见，未来RISC-V的市场潜力巨大，且MCU赛道会更加多元，这一趋势必将给国内自主可控处理器带来更多新的机遇。

　　而沁恒认为，在国产化背景下，越来越多的公司愿意尝试使用国产芯片，国产芯片的曝光率也越来越高，毫无疑问，这对国产芯片厂家是一种积极的信号，但与此同时也是一种挑战。

　　“面对这样的机遇与挑战，沁恒始终以技术为导向，通过软件和硬件之间的无缝连接和协作、相互渗透和转化，提供给客户专业及高性价比的产品及应用方案。沁恒始终坚信，以专业的态度、严苛的标准要求自己，才能做出更易用的产品，让客户用的更省心。”沁恒表示。

　　事实上，沁恒早在2017年就开始关注并研究RISC-V指令集了，通过结合特色专业接口，推出了系列自研RISC-V内核MCU+产品。比如，沁恒从USB3.0、千兆以太网等高速接口的数据实时处理需求出发，设计并提出了基于RISC-V架构的快速可编程中断控制器（FPIC，Fast-Programmable interrupt controller）。

　　相较于传统RISC-V中断控制器PLIC，采用沁恒设计的FPIC中断控制器，不仅可以避免集中式管理的耗时方式，同时还可实现单个模式下的中断抢占功能；而中断跳转向量表，可以存放绝对地址，解决JAL寻址范围受限问题；采用HPE（Hardware Prologue/Epilogue）硬件压栈，可显著提高中断效率；VTF（Vector Table Free）免表技术，可以进一步提升中断响应效率。

（沁恒FPIC中断响应流程）

　　经过多年来的深耕，沁恒已量产的自研RISC-V微处理器包括：青稞V3、青稞V4和批量量产的基于以上微处理器的MCU：通用互联型赤菟V307，赤菟V103，低功耗蓝牙MCU：的卢CH582、的卢CH573，USB3.0超速接口MCU：照夜CH569，通用无线型赤菟V208。目前，沁恒已向客户提供了百款芯片及技术方案，如MCU+USB、MCU+蓝牙、MCU+以太网。

三、完善产品布局，加速推进“全栈”战略

为了推出更多具有核“芯”产品力的RISC-V全栈MCU，沁恒采取了“三步走”战略，具体来说：

1、通讯IP自研，数字和模拟及射频等全链深度研发和长线规划。

　　沁恒在“一核三接口”即USB、以太网、蓝牙和MCU内核（8-bit RISC、E8051及32-bit RISC-V）等方面深耕多年，主要模块分别逐步实现了全栈自主研发，拥有IP级专业核心技术，通过数字模拟各模块间的深度结合使芯片性能更优、产品层次更全、边际成本更低。

　　目前技术组合可以提供远距离高速通讯接口芯片、内置以太网收发器的MCU、USB3.0高速通讯类单片机、蓝牙无线RF射频类MCU、低功耗MCU、高电压电源管理MCU等。　

（沁恒在“一核三接口”方面深耕多年）

2、内核IP自研，多层次微处理器内核的SOC组合和软硬结合。

　　早期自主研发的8位RISC和E8051及青稞32位RISC-V内核，均已大批量应用，注重应用优化。针对具体应用的特点、匹配合适的微控制器，将部分硬件转为嵌入式软件实现或反之，降低成本并提高灵活性。

　　基于8位RISC实现了极致性价比的专用功能型MCU；基于E8051实现了轻应用型MCU；基于RISC-V实现了通用和高速接口MCU，针对高速通讯发明VTF技术大幅提速中断响应，针对协议栈应用在业内率先扩展字节压缩指令，针对低功耗应用在业内率先扩展WFE指令以加速响应；推出首款自研RISC-V内核的通用MCU，也是首款两线调试接口的RISC-V通用MCU，既大幅提速、还减少I/O资源占用。

3、上下互通和跨平台移动互联。

　　自成立以来，沁恒一直专注于通讯协议和接口连接技术，提供多种接口芯片和嵌入了专业接口的特色MCU+。

　　除了芯片设计团队、专攻下位机的硬件和嵌入式软件团队，沁恒还有主攻上位机和服务器及芯云平台的系统和软件团队，协助上下互通、虚拟转化、跨平台移动互联和应用平移，提供Windows、Linux、Mac、Android、iOS、WeChat等多种操作系统或平台的底层内核驱动程序、通讯连接库和APP应用工具，使软件、硬件无缝连接和协作，助力单机设备转为联网设备，提升终端产品附加值，并能向客户提供系统级解决方案。

　　总之，沁恒围绕“一核三接口”推出的产品与技术，给国内自主可控处理器带来了更多可能性。正如沁恒所愿，“我们时刻不忘企业的本质和社会意义，历来坚持正向原创设计，坚持良性的市场化运作，通过提供优质和专业的芯片，协助客户向社会提供更多更好的电子产品。”

　　未来，沁恒将继续根据技术、应用需求导向和多年的内核自研基因，深耕RISC-V微处理器技术，面向物联网、PC周边、工业控制领域继续优化沁恒全栈MCU技术，推出更多具有核“芯”产品力的RISC-V全栈MCU，助力RISC-V在国内更好的扎根落地。

完