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12/16 Research產業趨勢論壇

從開源平台SiFive窺半導體創新藍海 RISC-V利基市場CAGR高達20~40%

SiFive在RISC-V的布局,例如U8和V17,為晶片加上了向量控制能力(vector capability),可以應用在人工智慧(AI)、推論運算、深度學習等領域。SiFive

RISC-V近期獲得不少關注,因為此開源技術被視為半導體的創新平台,也因其開放性質,成為規避中美兩大經濟體政治角力的傾軋的發展策略。DIGITIMES團隊近日與致力推動RISC-V架構發展的矽谷新創SiFive全球通訊部主管James Prior進行線上專訪。他分享了RISC-V生態與近期全球出現的合作與創新機會:

Q:我們想請教SiFive的CPU IP布局規劃。貴公司策略是瞄準MCU以及高階、高性能PC市場嗎?你對開源指令集架構(ISA)的前景看法?以及對MIPS與RISC-V之間的技術差異?

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SiFive全球通訊部主管James Prior認為人工智慧(AI)、車用半導體、5G和6G,是半導體世界最令人興奮的新場域。SiFive

SiFive小檔案

ARISC-V目前在嵌入式系統的微控制晶片已有許多成功案例,在全球市場上大有斬獲,主因該技術非常親民,而且不受貿易禁令的管制。RISC-V目前最多的應用案例並非100%的RISC-V晶片,而是結合Arm或其他核心IP,以達到最佳省電性能並提供控制IP整合和簡化的架構,具體例如,新思科技(Synaptics)或一些新創公司將RISC-V的IP與現存設計進行混搭。

SiFive在RISC-V的布局,例如U8和V17,為晶片加上了向量控制能力(vector capability),可以應用在人工智慧(AI)、推論運算、深度學習等領域,也可做為數位訊號處理器(DSP)或AISC,如傳統上作為一個專用的核心或一個IP模組。

傳統做法是運用匯流排(bus)來連接CPU與其他的IP,但我們可更彈性地用一個開源指令集架構來取代傳統的作法。這樣的設計架構可讓IC設計業者擁有更多設計彈性與產品組合。在擁有SiFive高性能核心處理器IP後,期待市場可在2021年推出採RISC-V的高性能核心產品。

我們技術藍圖不僅在標準型的單一核心晶片。我們並非單純想取代Arm的核心架構,畢竟在一個已經很成熟的市場,要換掉既有的處理器解決方案是很有難度的,因為老舊軟體堆疊很複雜,且轉換平台會有惰性(inertia)。我們聚焦的機會在加速器、網通等聯網選擇(connectivity options),例如機櫃頂端(Top-of-Rack;TOP)設備、邊緣運算裝置等需要低功耗、高效率、可擴增、可升級的裝置。這些是RISC-V與SiFive可掌握的機會所在。 

那麼半導體市場裡面令人興奮的場域是什麼?AI、車用半導體、5G和6G等嶄新的技術前緣,需要在資料中心之外運作的能力和功能。由於這些市場的年複合成長率都是20%、30%或40%,餅這麼大,且不是零和競爭的紅海市場,每個人都可以一起來打造晶片並且銷售,我們選擇布局這些市場,因為看到相當大的成長機會。

我們有一些夥伴,例如在中國合資成立的賽昉科技(StarFive Tech),由他們負責在大中華區的銷售並支援當地客戶需求。我們很高興與他們合作,一方面也遵守貿易法規。此外,在台灣、南韓、印度、美國及法國都有分公司。 

Q您提到在中國市場的夥伴公司,我們好奇賽昉科技和SiFive的關係。賽昉科技是100%由中國當地資金成立的公司嗎? 是否獨立運作?他們使用很多SiFive的IP、軟體工具與雲端平台。
 
A賽昉科技是完全自主且獨立於SiFive的公司,他們有自己的CEO、股東、銷售團隊和技術團隊,兩家公司之間有授權協議。

除了授權SiFive的IP給中國企業,賽昉也開發自己的IP,擁有自己的IP布局,可直接銷售給其他公司。這是非常彈性的合作模式。他們增加產品應用種類,讓RISC-V在中國更加普及,而我們則盡力藉此取得市場佔有率。 

我們正努力讓賽昉可以更獨立並獨力支持大中華區市場的服務。這是我們2021年的計畫。但我們通常不會透露夥伴公司的股權結構,也讓賽昉決定他們想要的公司治理方式。 

Q您提到在加速器、AI等領域有很多機會。我們發現SiFive也有介面IP(interface IP),也就是HBM2和HBM2E。這類IP只被用在高階資料中心伺服器裡,例如NVIDIA A-100或英特爾(Intel)的高階FPGA。為什麼SiFive會開發這個產品線?畢竟這個市場還很小,因為中介層(interposer)非常昂貴。這跟我們剛剛聊到的MCU或edge AI市場規模並非同一等級。

A沒錯,這觀察很敏銳。我們的確有非RISC-V核心IP的組合,如OpenFive業務。OpenFive是我們收購的Open-Silicon原有IP並發展為一個全方位的IC設計公司。他們可以為任何客戶設計晶片,從概念發想到IC設計產出,他們可執行跨指令集(ISA agnostic)設計,因此可運用各種ISA。為了達到這個目標,我們需要擁有多晶片(multi-die)和小晶片(chiplet)技術,包含裸片對裸片(die-to-die)以及小晶片介面IP和記憶體IP的能力。

我們聚焦HBM2E,雖然我們也具備其他記憶體IP,例如SRAM等。其實HBM2E在資料中心以外的應用,例如邊緣資料中心或部分邊緣運算產品。我看過邊緣運算產品用的功率不只是5、10、15、25瓦,有的甚至將近100或200瓦。這是很不尋常的,這是因為需要更多的決策能力。

邊緣運算不見得一定是體積小或是靠電池供電,也可能是體積龐大,位於工廠、建築物或是城市基礎建設。這類物件需要大量運算能力支持決策需求。例如當人們想解決「我如何確保臉部辨識隱私權與安全性?並要顧及速度與正確性?」問題時,所有的決策就需要在那個特定的邊緣資料中心裡執行,而非在行動裝置之中。
HBM2E的市場的確目前還很小,可是正在成長中,而且HBME2在晶片對晶片(chip-to-chip)資訊傳輸時非常有幫助,這些都是RISC-V的新興機會。

理論上,SiFive的技術可取代所有現存的核心架構與匯排流,但實務上通常是分階段來進行。所以業界會先從取代微控制器核心、匯排流介面等開始,等業界對我們更信任,就會繼續進行下一個層面應用。我們2020年有很多業務都是第一代客戶回頭找我們做第二代晶片設計。

QRISC-V聯盟生態系目前的發展情況如何?SiFive會想聚焦在RISC-V的哪個面向?

ARISC-V聯盟生態系成長非常迅速,現在已經有1,000個會員,其中有500家企業會員以及很多個人會員。SiFive對該組織的貢獻是,RISC-V架構的發明者都在SiFive工作。他們也讓許多技術團隊留在RISC-V組織中,例如RISC-V的vector-extension工作小組就是由SiFive的架構長Krste Asanovic帶領,他也是RISC-V其中一位發明者。我們與RISC-V有密切互動,不僅是生態系的擴展,也包含與各成員合作,獲取反饋並努力改善和持續研發有用的衍生應用與產品。

RISC-V生態系目前非常健康,在軟體的創造上有非常多進展。近期在RISC-V高峰會上,我們的CEO Patrick Little闡釋軟體對於RISC-V從茁壯到偉大的意涵。現在已經有很多開源的項目正在進行,有的是為了Android應用,有的是RISC-V,有的是Java,也有很多是Linux的。而SiFive運用HiFive Unmatched來協助加速這類項目的發展。HiFive Unmatched是一個可以放進標準PC介面規範(standard PC form factor)的開發板,並包含可擴充SSD與GPU的功能,預計2021年第1季底上市。

越來越多公司有意將開源應用改採RISC-V架構開發。開源產品業者都希望他們的產品可應用於RISC-V的應用場景。這樣的需求愈來愈強,因為客戶希望他們的系統單晶片(SoC)是採用RISC-V為基礎的解決方案。RISC-V的需求來自車用、AI以及資料中心,因為需要更完善的軟體生態系統以及更多開發者來參與。

目前SiFive約有80家客戶(合作開發逾200項計畫),例如新思科技、Fadu、三星電子(Samsung Electronics)、高通(Qualcomm)、微晶片科技(Microchip)、華米、Coherent Logix和Innovium等。具體例如,高通在Snapdragon 865採用了RISC-V核心技術,三星則應用在5G以及自駕車晶片上。新思科技採用我們的微控制器核心在NB和擴充基座(docking stations)的USB Type C顯示器。Coherent Logix則是用我們的5-series核心在他們的可編程網路通訊晶片上,而FADU是在他們的SSD控制器上採用我們的解決方案。我們有很多類型的IP。

Q美國的出口管制條例(EAR)會影響SiFive在中國的銷售策略或計畫嗎?

A應該不會。SiFive是美國公司,嚴格遵守美國的所有法規,包括EAR,而所有我們在大中華區銷售的IP或其他產品都是我們授權給賽昉,也已仔細評估符合EAR以及其他美國出口法規的規定。必要時,我們也會向美國產業安全局(BIS)申請審核,取得出口管制分類碼(ECCN),並嚴格遵守規範。

賽昉正是為了拓展中國市場所設立,同時,賽昉可以自行開發IP並使用開源項目與軟體來支援以及開發自己的IP。當SiFive無法支援那裡的客戶時,賽昉做為獨立公司,就可以接手服務客戶。我們兩家公司聯手拓展RISC-V全球的業務,動員全球的設計師、開發者與夥伴們。你可以確定的是,政治的風向會變,再過十年局勢或將有所不同。

在美國政府的限制下,SiFive還是可以對中國客戶銷售以及和他們合作,但我們通常會先知會賽昉,確認那些項目是否讓賽昉獨立作業,或是可以合作進行,主要視法規規定與項目需求而定。

Q在RISC-V全球生態系中,台灣IP公司扮演什麼角色? 

A台灣可能是現在半導體產業中最重要的角色了,特別是台積電這個巨人。有如此先進的技術,每家公司都想跟他們合作。此外,有些台灣的IP公司也提供了很多解決方案,是非常有價值的IP,所以跟這些台灣半導體公司合作非常重要。

這也是SiFive最起初的做法,儘量把SiFive IP給其他人使用並開放與所有人的合作關係,所以當SiFive推出PCIE、晶片對晶片互連(Interconnect)和USB記憶體控制器IP,以及RISC-V核心,我們不僅與晶圓代工廠緊密合作,也與台灣其他IC設計公司維持緊密的夥伴關係,這是非常重要的。
此外,SiFive也在台灣設立了分公司,以取得半導體人才庫,並與這些台灣IC公司進行更好的協作,管理銷售、技術和客戶,以及OpenFive業務的策略夥伴關係。從RISC-V IP業務劃分來看,台灣隸屬於大中華區,而我們也透過賽昉與台灣客戶合作。(DIGITIMES Research分析師陳澤嘉、翁書婷、簡琮訓主訪;陳澤嘉審校)

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