来源:本文由公众号半导体行业观察(ID:icbank)翻译自「eetimes.jp」,谢谢。

中国产的模块正在被很多产品(日本及其他海外国家)采用,最具有代表性的就是在 Wi-Fi 通信模块(Module)领域比较有名的乐鑫信息科技股份有限公司(以下简称为“Espressif”),其产品在行业内极其有名。我们之前也曾多次提到这家公司的产品。不仅是中国扫地机器人(Robert)、IoT 边缘计算机(Edge
Computer)“M5STACK”,瑞萨电子的微控制板 (Micro Controller Board)“ GR-LYCHEE
”也都采用了 Espressif 的 Wi-Fi 模块。

另外,中国的厂商推出的 LTE 模块、Wi-Fi 模块、Bluetooth (蓝牙)模块简直是数不胜数,价格低廉、广泛应用于各种领域。其中一个主要特点是我们发现
,中国现在对 RISC-V 的应用越来越多。

本文我们将其中最具有特色的几款产品进行深度解读,首先就是中国 SiPEED 的 AI 模块“M1 AI Module”

搭载 RISC-V 处理器的 AI 模块**

中国 SiPEED 的 AI 模块“M1 AI
Module”进行说明。SiPEED 也销售显示屏(Display)、摄像头(Camera)配套(Kit)的“MAiX”系列等产品,图 1 是 M1 AI
Module 的外观,尺寸仅有 1 英寸,单面仅有端子,封装面由金属护罩(Shield)覆盖。乍一看与 Wi-Fi 模块、LTE 模块没有什么大的区别。金属护罩上记载着很多重要信息。

_ 图 1: 使用了 RISC-V 的 SiPEED 的“M1 AI Module”。(图片出自:TechanaLye Report)_

现在,在 CPU 领域,手机方面基本采用 Arm 基准,PC 和服务器(Server)等方面基本被 Intel 的 X86 基准垄断。在车载、嵌入式用途等方面,各家公司虽然采用了不同的 CPU,但都没有达到较大的 TAM (Total
Addressable Market,即市场规模)。在以上这种比例明确的 CPU 市场上,RISC-V 以开放的战略“上场”了。

全球半导体厂商、机器制造厂商已经公开表示要采用 RISC-V,如存储半导体厂商 Western Digital、GPU 厂商 NVIDIA 等。另一方面
,也有很多中国厂商参与了 RISC-V 基金(RISC-V Foundation),也就是说中国厂商现在正专注于 RISC-V 内核(Core)的芯片、产品研发。日本现在有 6 家公司(公司分别是日立制作所、SONY、NSITEXE、SHC (Software Hardware
Consulting)、PEZY Computing、Techana-Lye)是 RISC-V 基金的成员。

从图 1 中的模块图片我们可以看出,M1 AI Module 搭载了“K210”处理器,也可以进行摄像头 AI 处理、8 Microphone Audio
处理。CPU 上搭载了 64bit (比特)版的 2 个 RISC-V 内核“RV64GC”。图 1 上部记载了其主要的功能(在蓝色方形内)。

伴随着以上这些模块和芯片的诞生,RISC-V 的实绩也不断提高,同时也增加了其被采用的事例。

图 2 是拆掉了金属护罩(Shield)的上述模块的封装基板图,左侧是具有 RISC-V 内核的主处理器(Main
Processor),即中国 KENDRYTE (嘉楠耘智)的“K210”,基板上还搭载了其他 2 个功能芯片(被动元件除外):中国 RYCHIP
Semiconductor (蕊源半导体)的电源 IC (右)、中国 Giga Device
Semiconductor (兆易科技半导体)的串行快闪存储器(Serial Flash Memory,非挥发性存储器)。如图所示,全部都是中国的芯片。

_ 图 2:M1 AI Module 的内部几乎都是中国的芯片。(图片出自:TechanaLye report)_

KENDRYTE 的 K210 (处理器)和 RYCHIP
Semiconductor 的电源 IC 也被直接应用于 SiPEED 的 MAiX 系列,因此作为组合套件(Kit)销售。

在当前的智能手机领域,其主流是一家制造商(Qualcomm、MediaTek、Samsung
Electronics、HiSilicon)“捆绑(Kit)”处理器(Processor)、电源 IC、Transceiver
(收发器)并进行销售;在通信、Computing
Module (计算模块)领域,处理器、电源 IC 还是分别由不同的厂家提供。比如说,Intel、NVIDIA 与 Texas
Instruments (TI)、Maxim Integrated、罗姆、中国 & 台湾的电源 IC 厂商的芯片进行组合的情况比较多。

KENDRYTE 和 RYCHIP 在 SiPEED 模块方面也取得了一定的实绩,今后,他们应该会按照当前的组合形式继续扩大应用事例。

中国厂商也开始把 RISC-V 推向 FPGA**

图 3 是 M1 AI
Module 以外的 SiPEED 产品的基板图片,左侧是 MAiX 系列基板,连接摄像头和显示屏,并进行图像的 AI 处理(由于带有摄像头等元件,用户可以自己进行组装)。不仅搭载了与图 1 中的芯片作用相同的元件,还搭载了把 USB 转换成串行(Serial)的中国 WCH 的芯片。这个基板上的大部分芯片也都是中国产的。

图 3 的右边是支持 RISC-V 的 FPGA 基板,搭载了一家名为 ANLOGIC (安路科技)的中国厂商的 FPGA。Display Touch
Controller (显示屏触摸控制器)也是中国的 NSIWAY (纳芯微)生产的。另外,还搭载了中国的其他 3 个芯片,中国芯片的比例高达 5/7。


_ 图 3:SiPEED 产品的基板。(图片出自:TechanaLye report)_

说起 FPGA, Intel (Altera)、Xilinx、Lattice Semiconductor、Microsemi (Microchip
Company)等美国企业阵容以压倒性的优势占据首位,如上文提到的一些产品采用了中国的 FPGA,其制造工艺虽然稍有些旧(TechanaLye 对其进行了详细的测量,并对制造工艺进行了测评),作为“mini
FPGA”来使用完全没有问题。

在文章开头,我们提到了中国目前拥有被全球采用的 Espressif 的模块,此次我们分解的 SiPEED 的模块几乎都是由中国的芯片构成的,从廉价、高性能(作为 Edge 处理的话,Spec 足够了)的特点来看,今后很有可能成为“第二个 Espressif”。

_ 图 4:ANLOGIC 的 FPGA (左)、KENDRYTE 的处理器—“K210”。(图片出自:TechanaLye Report)_

我们继续看这个产品,图片的左侧是 ANLOGIC 的 FPGA,芯片虽然比较小,FPGA 的 Logic Area (逻辑区域)、SRAM
Area、乘法器 Area、DRAM Interface 都是分开的,几乎与其他厂商的 FPGA 拥有同样的构造。

在显微镜下观察,芯片记上有 ANLOGIC 的公司名、产品开发的年份。从图片我们也可以看出,这个芯片应该是在 2016 年开发的。此外,从图片我们可以看出,此照片是用药水把线路除去后的“扩散层”。

自开发到现在已经时隔 3 年,ANLOGIC 应该还在进行更加细微化的 FPGA 的开发,今后,ANLOGIC 和其他中国厂商应该还会做出搭载更大的 Logic
Area (逻辑区域)、SRAM 等的高机能的 FPGA 吧。

图 4 的右侧是搭载了 RISC-V 内核的 KENDRYTE 的“K210”的开封后的图片。这边也是用药水除去了线路层,可以清晰地看出内部的 IP (Intellectual
Property)。(此图片稍微有点模糊。)

芯片上记录了设计开发的厂商和年份标识,但是,可以明显看出的是设计开发的厂商并非 KENDRYTE,而是别的厂商,是一家在处理器开发方面有丰富经验的厂商。此外,芯片上记录的年份为 2017 年。

此外,从规格来看,“K210”被认为是双核(Dual Core)的 RISC-V,但结果证明此芯片搭载了 4 个 RISC-V 内核。如果不开封芯片,以上这些信息就无法获取呀!

提供这种硅的厂商将该产品以四核(Quad
Core)的形式发布,而 KENDRYTE 仅仅公布了其中 2 个的规格,却以双核的形式使用。很有可能把同一个硅分开使用了。这样的事例也比较多,不能仅靠封装(Package)来判断,如果不开封芯片,确认厂商名、厂商型号、制造年份等信息就可能出现“判断失误”!

不管怎么说,仅采用中国芯片(内部构成可能有不同)的模块正在加速增长。由于也存在一些类似“封装(Package)是中国、内部是其他国家”的情况,所以开封芯片变得越来越重要。TechanaLye
公司不单单依靠封装(Package)下结论,今后也会继续以开封芯片、确认内部的形式进行“真正的解析工作”。

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