在芯片设计中，通常需要使用专门的设计工具和编程语言，比如硬件描述语言（HDL）和Verilog语言等
用于描述芯片电路的逻辑和功能。
对于芯片设计工程师来说，掌握基本的编程思想和技能是非常有帮助的，
比如掌握面向对象的编程思想、掌握数据结构和算法等。
这些能力可以帮助芯片设计工程师更好地理解芯片电路的逻辑和功能，并在设计过程中处理复杂的问题。
另外，还需要了解计算机系统的基本知识，比如数字电路和计算机组成原理等，
以便更好地理解和设计芯片电路。因此，虽然编程不是做芯片设计的唯一技能，
但掌握一些编程基础知识对于芯片设计工程师来说是非常重要的。2004年，芯片组技术又会面临重大变革，最引人注目的就是PCIExpress总线技术，它将取代PCI和AGP，极大的提高设备带宽，从而带来一场电脑技术的革命。另一方面，芯片组技术也在向着高整合性方向发展，例如AMDAthlon64CPU内部已经整合了内存控制器，这大大降低了芯片组厂家设计产品的难度，而且现在的芯片组产品已经整合了音频，网络，SATA，RAID等功能，大大降低了用户的成本。 芯片组（Chipset）是主板的核心组成部分，如果说中央处理器（CPU）是整个电脑系统的心脏，那么芯片组将是整个身体的躯干。在电脑界称设计芯片组的厂家为CoreLogic，Core的中文意义是核心或中心，光从字面的意义就足以看出其重要性。对于主板而言，芯片组几乎决定了这块主板的功能，进而影响到整个电脑系统性能的发挥，芯片组是主板的灵魂。芯片组性能的优劣，决定了主板性能的好坏与级别的高低。这是因为目前CPU的型号与种类繁多、功能特点不一，如果芯片组不能与CPU良好地协同工作，将严重地影响计算机的整体性能甚至不能正常工作。 台式机芯片组要求有强大的性能，良好的兼容性，互换性和扩展性，对性价比要求也最高，并适度考虑用户在一定时间内的可升级性，扩展能力在三者中最高。在最早期的笔记本设计中并没有单独的笔记本芯片组，均采用与台式机相同的芯片组，随着技术的发展，笔记本专用CPU的出现，就有了与之配套的笔记本专用芯片组。笔记本芯片组要求较低的能耗，良好的稳定性，但综合性能和扩展能力在三者中却也是最低的。服务器/工作站芯片组的综合性能和稳定性在三者中最高，部分产品甚至要求全年满负荷工作，在支持的内存容量方面也是三者中最高，能支持高达十几GB甚至几十GB的内存容量，而且其对数据传输速度和数据安全性要求最高，所以其存储设备也多采用SCSI接口而非IDE接口，而且多采用RAID方式提高性能和保证数据的安全性。 主板芯片组几乎决定着主板的全部功能，其中CPU的类型、主板的系统总线频率，内存类型、容量和性能，显卡插槽规格是由芯片组中的北桥芯片决定的；而扩展槽的种类与数量、扩展接口的类型和数量（如USB20/11，IEEE1394，串口，并口，笔记本的VGA输出接口）等，是由芯片组的南桥决定的。还有些芯片组由于纳入了3D加速显示（集成显示芯片）、AC＇97声音解码等功能，还决定着计算机系统的显示性能和音频播放性能等。 到目前为止，能够生产芯片组的厂家有英特尔（美国）、VIA（中国台湾）、SiS（中国台湾）、ULI（中国台湾）、AMD（美国）、NVIDIA（美国）、ATI（加拿大）、ServerWorks（美国）、IBM（美国）、HP（美国）等为数不多的几家，其中以英特尔和NVIDIA以及VIA的芯片组最为常见。在台式机的英特尔平台上，英特尔自家的芯片组占有最大的市场份额，而且产品线齐全，高、中、低端以及整合型产品都有，其它的芯片组厂商VIA、SIS、ULI以及最新加入的ATI和NVIDIA几家加起来都只能占有比较小的市场份额，除NVIDIA之外的其它厂家主要是在中低端和整合领域，NVIDIA则只具有中、高端产品，缺乏低端产品，产品线都不完整。在AMD平台上，AMD自身通常是扮演一个开路先锋的角色，产品少，市场份额也很小，而VIA以前却占有AMD平台芯片组最大的市场份额，但现在却受到后起之秀NVIDIA的强劲挑战，后者凭借其nForce2、nForce3以及现在的nForce4系列芯片组的强大性能，成为AMD平台最优秀的芯片组产品，进而从VIA手里夺得了许多市场份额，目前已经成为AMD平台上市场占用率最大的芯片组厂商，而SIS与ULI依旧是扮演配角，主要也是在中、低端和整合领域。笔记本方面，英特尔平台具有绝对的优势，所以英特尔自家的笔记本芯片组也占据了最大的市场分额，其它厂家都只能扮演配角以及为市场份额极小的AMD平台设计产品。服务器/工作站方面，英特尔平台更是绝对的优势地位，英特尔自家的服务器/工作站芯片组产品占据着绝大多数的市场份额，但在基于英特尔架构的高端多路服务器领域方面，IBM和HP却具有绝对的优势，例如IBM的XA32以及HP的F8都是非常优秀的高端多路服务器芯片组产品，只不过都是只应用在本公司的服务器产品上而名声不是太大罢了；而AMD服务器/工作站平台由于市场份额较小，以前主要都是采用AMD自家的芯片组产品，现在也有部分开始采用NVIDIA的产品。值得注意的是，曾经在基于英特尔架构的服务器/工作站芯片组领域风光无限的ServerWorks在被Broadcom收购之后已经彻底退出了芯片组市场
1、入门级服务器
这类服务器是最基础的一类服务器，也是最低档的服务器。随着PC技术的日益提高，许多入门级服务器与PC机的配置差不多，所以也有部分人认为入门级服务器与“PC服务器”等同。这类服务器所包含的服务器特性并不是很多，通常只具备以下几方面特性：
1有一些基本硬件的冗余，如硬盘、电源、风扇等，但不是必须的；
2通常采用SCSI接口硬盘，也有采用SATA串行接口的；
3部分部件支持热插拔，如硬盘和内存等，这些也不是必须的；
4通常只有一个CPU，但不是绝对；
5内存容量最大支持16GB。
这类服务器主要采用Windows或者NetWare网络 *** 作系统，可以充分满足办公室型的中小型网络用户的文件共享、数据处理、Internet接入及简单数据库应用的需求。这种服务器与一般的PC机很相似，有很多小型公司干脆就用一台高性能的品牌PC机作为服务器，所以这种服务器无论在性能上，还是价格上都与一台高性能PC品牌机相差无几。
入门级服务器所连的终端比较有限（通常为20台左右），况且在稳定性、可扩展性以及容错冗余性能较差，仅适用于没有大型数据库数据交换、日常工作网络流量不大，无需长期不间断开机的小型企业。不过要说明的一点就是目前有的比较大型的服务器开发、生产厂商在后面我们要讲的企业级服务器中也划分出几个档次，其中最低档的一个企业级服务器档次就是称之为"入门级企业级服务器"，这里所讲的入门级并不是与我们上面所讲的"入门级"具有相同的含义，不过这种划分的还是比较少。还有一点就是，这种服务器一般采用Intel的专用服务器CPU芯片，是基于Intel架构（俗称"IA结构"）的，当然这并不是一种硬性的标准规定，而是由于服务器的应用层次需要和价位的限制。 [2]
2、工作组服务器
工作组服务器是一个比入门级高一个层次的服务器，但仍属于低档服务器之类。从这个名字也可以看出，它只能连接一个工作组（50台左右）那么多用户，网络规模较小，服务器的稳定性也不像下面我们要讲的企业级服务器那样高的应用环境，当然在其它性能方面的要求也相应要低一些。工作组服务器具有以下几方面的主要特点：
1通常仅支持单或双CPU结构的应用服务器（但也不是绝对的，特别是SUN的工作组服务器就有能支持多达4个处理器的工作组服务器，当然这类型的服务器价格方面也就有些不同了）。
2可支持大容量的ECC内存和增强服务器管理功能的SM总线。
3功能较全面、可管理性强，且易于维护。
4采用Intel服务器CPU和Windows/NetWare网络 *** 作系统，但也有一部分是采用UNIX系列 *** 作系统的。
5可以满足中小型网络用户的数据处理、文件共享、Internet接入及简单数据库应用的需求。
工作组服务器较入门级服务器来说性能有所提高，功能有所增强，有一定的可扩展性，但容错和冗余性能仍不完善、也不能满足大型数据库系统的应用，但价格也比前者贵许多，一般相当于2~3台高性能的PC品牌机总价。
3、部门级服务器
这类服务器是属于中档服务器之列，一般都是支持双CPU以上的对称处理器结构，具备比较完全的硬件配置，如磁盘阵列、存储托架等。部门级服务器的最大特点就是，除了具有工作组服务器全部服务器特点外，还集成了大量的监测及管理电路，具有全面的服务器管理能力，可监测如温度、电压、风扇、机箱等状态参数，结合标准服务器管理软件，使管理人员及时了解服务器的工作状况。同时，大多数部门级服务器具有优良的系统扩展性，能够满足用户在业务量迅速增大时能够及时在线升级系统，充分保护了用户的投资。它是企业网络中分散的各基层数据采集单位与最高层的数据中心保持顺利连通的必要环节，一般为中型企业的首选，也可用于金融、邮电等行业。 [3]
部门级服务器一般采用IBM、SUN和HP各自开发的CPU芯片，这类芯片一般是RISC结构，所采用的 *** 作系统一般是UNIX系列 *** 作系统，LINUX也在部门级服务器中得到了广泛应用。
部门级服务器可连接100个左右的计算机用户、适用于对处理速度和系统可靠性高一些的中小型企业网络，其硬件配置相对较高，其可靠性比工作组级服务器要高一些，当然其价格也较高（通常为5台左右高性能PC机价格总和）。由于这类服务器需要安装比较多的部件，所以机箱通常较大，采用机柜式的。
4、企业级服务器
企业级服务器是属于高档服务器行列，正因如此，能生产这种服务器的企业也不是很多，但同样因没有行业标准硬件规定企业级服务器需达到什么水平，所以也看到了许多本不具备开发、生产企业级服务器水平的企业声称自己有了企业级服务器。企业级服务器最起码是采用4个以上CPU的对称处理器结构，有的高达几十个。
另外一般还具有独立的双PCI通道和内存扩展板设计，具有高内存带宽、大容量热插拔硬盘和热插拔电源、超强的数据处理能力和群集性能等。这种企业级服务器的机箱就更大了，一般为机柜式的，有的还由几个机柜来组成，像大型机一样。企业级服务器产品除了具有部门级服务器全部服务器特性外，最大的特点就是它还具有高度的容错能力、优良的扩展性能、故障预报警功能、在线诊断和RAM、PCI、CPU等具有热插拔性能。有的企业级服务器还引入了大型计算机的许多优良特性。这类服务器所采用的芯片也都是几大服务器开发、生产厂商自己开发的独有CPU芯片，所采用的 *** 作系统一般也是UNIX（Solaris）或LINUX。
企业级服务器适合运行在需要处理大量数据、高处理速度和对可靠性要求极高的金融、证券、交通、邮电、通信或大型企业。企业级服务器用于联网计算机在数百台以上、对处理速度和数据安全要求非常高的大型网络。企业级服务器的硬件配置最高，系统可靠性也最强。
服务器中配置固态硬盘已经是一个普遍的选择，特别是如果只有很小比例的服务器存在性能问题的话尤其如此。固态硬盘可以帮助用户解决服务器性能的瓶颈。固态硬盘也可以让高速存储更加的接近处理器并将共享存储网络这个潜在的瓶颈剔除掉。目前有三种固态硬盘的形式作为达标：即硬盘驱动型SSD，SSD DIMM和PCIs SSD。
5、典型服务器应用
办公OA服务器
ERP服务器
WEB服务器
数据库服务器
财务服务器
邮件服务器
打印服务器
集群服务器
无盘办公系统
无盘网吧服务器
无盘教学系统
视频监控服务器
流媒体服务器
VOD视频点播服务器
网络下载
SP服务
网络教学服务器
IDC-主机出租
IDC-虚拟空间
IDC-网游
IDC-主机托管
游戏服务器
高性能计算(HPC)
桌面超算
论坛服务器
对于数字后端设计来说，涉及到知识点较多，学习的东西也较多，在每个设计阶段需要面对不同的问题，需要设计者全局的去考虑，floorplan需要如何考量，后续的place，CTs,ROUTE又需要注意哪些。同时设计中遇到的一些timing问题要如何去修复，遇到的一些EM问题如何修复和避免，power是否足够健壮等等一系列的问题，初学者建议关注 数字后端设计入门（主要是一些资料很好找到），先从基本的学起，后续的成长了之后，可以 关注一些更高级的作者进行学习，慢慢学不可行。中国芯片落后于世界先进水平的关键就是设计能力低，所谓的"10纳米"不过是生产设备问题，是可以购置的，购置了最先进的设备后是可以保持一段时间的领先性的，而设计能力是人的问题，不具备顶级的设计能力，单凭钱和勇气都无济于世，所谓在设计上弥补就是个笑话，不仅不能补，后而会差距越来越大。现在国人对国产芯片水平并没有真正了解，不过是听信了与论的忽悠。中国所谓芯片设计，不过是应用EDA软件，而EDA其实是西方芯片专家已经设计好的各种功能的基本罗辑电路及与生产设备对接的程序的集合，我们不过是把自己需要的基本罗辑电路提出来，再按自己的想法组合到起，严格意义上说，我们不是设计，而是应用，对于真正的设计我们还是门外汉。
国人传说中的荷兰不卖给我们高精度光刻机还过是给自己不能设计高级的芯片电路粉饰一下，事实不是不卖，而是你买来也没用，对于一个价格数以亿计的设备，与其让你荒废当然不如卖给有设计能力的企业创造更大的价值，这是企业的信誉，也是企业的责任。
百姓之所以是百姓，原因就是思维和行为都落后于精英，想起前一段时间传说的“云手机弥补芯片落后的不足”与“用芯片设计弥补芯片生产设备不足”同出一撤，百姓想到的把“服务器做好”其实西方已经在服务器上远远把你甩在后面，百姓想到的“芯片设计”其实西方也同样把你甩在后面。人要踏踏实实做事情，不要老想着投机取巧，弯道超车。
想多了，除了手机，其他电子设备都无需10纳米精度芯片。
只要华为优化一下，没有不行的？前几年的p10旗舰就是混用低档次闪存优化成了高档装机了。但是，千万不要质疑这吓死人的技术，否则……
通过设计来弥补是可行的，比如ibm的最新一代cpu使用的14nm工艺，但其sram的密度超越台积电5nm工艺，这需要对soi等技术进行研究。
这条路理论上可行但是实际没法确定，7nm的设计改用14nm的机器来做结果就是芯片体积过大，发热量飙升。想从设计上弥补投入产出比太低了，就好比以前坐5个人的车现在要坐8个人，车和路都是以前的人确变多了，所谓设计优化就相当于车的空间动力不变车还要正常行驶，所以保证车和人没问题的情况下必须使车速度不降低那么就要找到一条安全别人找不到的下坡路，找路的过程是对所有能到终点的岔路进行筛选。除非一直欧皇附体不然时间和成本都扛不住。
应该是可行的。
工艺不足设计补。
设计对芯片性能的提升作用要远高于工艺。描述
如今的集成电路（Integrated Circuit，IC）设计往往要求芯片包含多个工作模式，并且在不同工艺角（corner）下能正常工作。工艺角和工作模式的增加，无疑使时序收敛面临极大挑战。本文介绍了一种在多工艺角多工作模式下快速实现时序收敛的技术---MCMM（Multicorner-Multimode）技术，该技术将工艺角和模式进行组合，对时序同时进行分析和优化，到达快速实现时序收敛的目的。该技术应用于一个80万门基于TSMC 0152μm logic 工艺的电力网载波通信（PLC）芯片设计，设计实例表明，利用MCMM 技术不但可以解决时序难以收敛的问题，而且大大降低了芯片设计周期。
1 引言
随着集成电路工艺的不断发展，芯片受工艺、电压、温度（Process、Voltage、Temperature，PVT）的影响越来越严重，需要使用更多的工艺角来保证芯片在不同条件下能稳定工作；与此同时，随着芯片测试需求的增加和功能的增强，芯片的工作模式也在不断增加，这给芯片版图设计者带来了一系列的困难，其中最困难的当然是如何快速实现时序收敛，缩短设计周期。设计者必须保证芯片在相同工作模式不同工艺角下的时序收敛，当工艺角和工作模式数量多的时候，使用传统的方法来实现时序收敛绝非一件易事，需要大量的人工工作进行大量反复迭代，分析并消除模式之间的影响，有时甚至会出现时序难以收敛的情况。我们实验室设计的PLC 芯片，正是采用了Synopsis 公司IC Compiler 软件的MCMM 设计技术，完全放弃了传统的时序收敛方法，有效加速了实现时序收敛，缩短了设计周期。
2 传统的时序收敛实现方法
在传统的时序收敛和分析方法下，版图设计工程师需要在不同的工作模式之间来回切换设计约束进行分析优化，以满足同一时序路径在不同模式下的时序要求，如图1所示。
从图1中可以看出，这种方法的缺点是版图工具无法同时覆盖到所有模式下的时序，必须以串行的方法来修复各个模式的时序，还必须保证修复过程中模式之间没有影响，这无疑增加了各个模式之间的切换迭代次数和人工手动ECO 的时间。如果芯片的工艺角和模式越多，切换迭代次数就越多，工作量会大到让设计者难以接受的地步。
3 基于MCMM 技术
快速时序收敛实现方法MCMM 技术实现时序收敛的基本思想是，工艺角和模式组成场景（scenario），版图设计软件IC Compiler"吃进"所有scenario 的时序约束，激活关键的scenario，让软件自行评估和优化。同一条违例时序路径可能出现在不同的scenario中，评估这条违例路径在不同scenario中的时序裕量大小，例如一条路径在scenario1 中的裕量为-1，在scenario2中的裕量为-02，则认为其在scenario1中的权重更高，在权重最高的scenario1 中进行修复。具体流程如图2所示。
很明显，与传统方法相比，MCMM 技术将时序收敛的处理变以往的"串行"为"并行"，并且模式之间的影响完全交给版图软件来分析，省去了人工手动ECO的工作，从而大大减少了时序收敛的迭代次数和设计时间。
4 应用举例
以实验室一款PLC芯片为例，具体介绍如何使用MCMM技术来加速时序收敛。
41 scenario 的定义
该芯片有2 种正常工作模式，时钟频率分别是90Mhz和60Mhz，3种DFT 测试模式，分别是shift模式，capture 模式和mbist 模式，需要工作在两个工艺角下，WCCOM 和BCCOM，也就是5种模式2个工艺角组成了10 个scenario，每个scenario 指定对应的寄生模型（TLU+ 文件），worst 和best，如表1所示。在WCCOM工艺角下检查建立时间（setup time），在BCCOM 工艺角下检查保持时间（hold time）。
42 基于MCMM 的时序收敛实现
在同时激活10 个scenario 的情况下，会出现服务器内存溢出，死机等状况，导致设计无法顺利进行。我们对这10 个scenario 进行了分析，其中MBIST_MAX,SHIFT_MAX,CAPTURE_MAX,MISSION 60_MAX 这4 个scenario 中，时钟频率最大的是MISSION60_MAX 中的60MHz，其余三个scenario 时钟频率只有10MHz，建立时间裕量都在99ns 以上，即使在修复过程中不激活，修复其它scenario 时带来的影响在承受范围之内，也不会对后续的绕线产生影响；在MISSION90_MAX 这个scenario中，时钟频率是90MHz，建立时间虽然没有违例，但是留下的裕量只有084ns，不足以抵挡修复其它scenario时带来的影响；剩下的5 个scenario 中，都有保持时间违例，必须进行修复。基于以上分析，我们选择同时激活MISSION90_MAX, MISSION_MIN, MISSION 60_MIN, MBIST_MIN, SHIFT_MIN, CAPTURE_MIN这6个关键scenario 进行时序收敛，具体脚本如下：
set_active_scenarios {MISSION90_MAX MISSION90_MIN MISSION60_MIN MBIST_MIN SHIFT_MIN CAPTURE_MIN}（激活关键scenario）foreach scenario [all_active_scenarios] {current_scenario scenario set_clock_uncertainty -hold 02 [all_clocks]set_clock_uncertainty -setup 06 [all_clocks] set_prefer -min{tcb0152gbwp7twc/DEL015BWP7Ttcb0152gbwp7twc/DEL02BWP7T}set_fix_hold_options -preferred_buffer set_fix_hold [all_clocks]}（设定每个关键scenario 的时序裕量，用指定的std cell 来修复hold timing）update_clock_latency（更新clock 延迟）psynopt（进行时序修复）
43 结果分析
经以上 *** 作，6个scenario 的时序路径同时经过优化之后，结果如表2 所示。
表2中结果表明，几乎所有模式都已经满足了时序要求， 只有MISSION90_MAX 的scenario有setup 时序的违例，为了修复该违例，只需激活该scenario，重新一次“psynopt”就可以到达时序要求。
我们也尝试用传统方法来修复该芯片的时序，由于模式数量多，导致模式间来回切换次数多于20次，加上模式之间时序干扰严重，人工参与分析工作量很大，时序收敛所需要的时间远远多于用MCMM技术所花的时间，MCMM 技术优势非常明显，具体结果如表3所示。
5 结语和展望
本文介绍了IC Compiler 的MCMM 同步优化技术，用一个设计实例阐述该技术的具体实现过程，结果显示大大节省了设计时间，也为版图设计工程师解决了人工分析干预的难题，具有一定的实际应用价值。在设计过程中我们从CTS 阶段后才开始采用MCMM 技术来达到芯片时序收敛的目的，在今后更复杂，要求更高的设计中，把MCMM 技术应用到一些关键步骤中，比如逻辑综合和place 等，并且综合考虑芯片功耗问题。
定义scenario 的具体脚本如下：
create_scenario MISSION90_MAX （建立一个名叫MISSION90_MAXX 的scenario）set_operating_conditions \
-analysis_typeon_chip_variation \-max_library tcb0152gbwp7twc \-max WCCOM（指定时序分析类型和对应corner下的lib 库）set_tlu_plus_files \-max_tluplus /test/cl0152g_lp6m_worsttlup \-tech2itf_map /techfiles/tluplus/starmap_6M（设定相应corner 的RC 寄生模型）source /netlist /KOALA_ASIC_TOP_compiled_pass3_mission_90_mode_postsdc（读入该模式的时序约束文件）。
原文链接：>ULN2803是一种集成电路芯片，包含8个高电平触发 Darlington 转istor。它主要用于控制驱动器，如继电器和直流电机，以及其他需要高电流和电压的负载。以下是ULN2803芯片的工作原理及其功能：工作原理：ULN2803芯片由两部分组成：输入端和输出端。输入端是由8个基极引脚组成，用于接收低电平信号。输出端是由8个集电极引脚组成，用于接触电压高达50伏的负载。当输入端接收到低电平的信号时，相应的输出端由高电平状态转换为低电平状态。这会让ULN2803的对应的Darlington转istor蓄电池自然放电，从而导通负载之间的电路。这样，当输入端接收到高电平信号时，相应的输出端在高电位，使得转istor关闭，绝缘负载和输入电路。功能：1高电平输入，相应的输出转态改变2适用于直流电机和继电器等高压、高电流应用。3由于拥有较小的数量传感器和其他组件，相对比较小的尺寸。中国网/中国发展门户网讯RISC-V，即第五代精简指令集，是一种基于精简指令集计算机（RISC）原理的开源指令集架构（ISA），由美国加州大学伯克利分校研究团队于 2010 年设计。相对于 X86 指令集的完全封闭及 ARM 指令集高昂的授权使用费，RISC-V 指令集通过支持自由开放的指令集体系架构及架构扩展以提供软件和硬件自由。RISC-V 的主要优点为完全开源、架构简单、易于移植、模块化设计，以及具有完整的工具链。
处理器芯片是中国半导体产业的软肋，是中国半导体产业面临的“卡脖子”问题。近年来，国内芯片领域学术界和产业界都在积极 探索 实践，力求突破。中国在芯片研发领域的 4 个技术关卡分别为光刻机、电子设计自动化（EDA）软件、晶圆和指令集。由此可见，开源 RISC-V 指令集架构对我国在芯片指令集方面技术破围意义重大。我国有望通过 RISC-V 摆脱国外的指令集垄断，打破技术封锁。
RISC-V 自诞生以来取得了突飞猛进的发展，随着物联网、5G 通信、人工智能等技术的兴起，物联网和嵌入式设备成为 RISC-V 最先落地的领域和最大的应用市场。各国研究机构及企业纷纷加入研究和开发行列，RISC-V 不仅打破了现有指令集架构环境下英国 ARM 公司和美国Intel公司的两强垄断格局，而且建立了一个开放的生态及框架来推动全球合作和创新。
主要国家战略举措及特点
美国强调 RISC-V 指令集在智能装备芯片领域的战略应用。2017 年 6 月，美国国防高级研究计划局（DARPA）启动“电子复兴计划”（Electronics Resurgence Initiative），该计划旨在解决半导体制程瓶颈以应对半导体产业快速发展的挑战。“电子复兴计划”连续多年对 RISC-V 指令集的研究和产业化应用给予专项支持。其中，实现更快速集成电路项目、Posh 开源硬件项目和电子资产的智能设计项目明确指明需要基于 RISC-V 指令集进行开发。2021 年 3 月，SciFive 公司与 DARPA 达成开放许可协议授权，SciFive 加入“DARPA 工具箱计划”（DARPA Toolbox Initiative）为 DARPA 项目参与者提供基于 RISC-V 的32 位和 64 位内核访问，以支持 DARPA 项目中应用程序和嵌入式应用的研发。
欧盟注重 RISC-V 与高性能计算的结合。2018 年 12 月，欧盟推出“欧洲处理器计划”（European Processor Initiative），拟开发面向欧洲市场的自主可控低功耗微处理器，降低欧洲超级计算行业对外国 科技 公司的依赖。其中，“欧洲处理器加速”（European Processor Accelerator）项目作为该计划的重要组成部分，其核心是采用免费和开源的 RISC-V 指令集架构，用于在欧洲境内开发和生产高性能芯片。2021 年 9 月，该项目的最新成果是交付了 143 个欧洲处理器加速芯片样本，这些加速芯片专为高性能计算（HPC）应用程序设计。此外，2021 年 1 月开始的 Euro HPC eProcessor 项目旨在基于 RISC-V 指令集体系架构构建一个完全开源的欧洲全堆栈生态系统以适用于 HPC 和嵌入式应用。
印度将 RISC-V 指令集定位为国家事实指令集。2011 年，印度开始实施处理器战略计划，每年资助 2—3 个处理器研究项目。该计划下的 SHAKTI 处理器项目旨在开发第一个印度本土的工业级处理器；其目标是研制 6 款基于 RISC-V 指令集的开源处理器核，其中涵盖了 32 位单核微控制器、64 核 64 位高性能处理器和安全处理器等。2016 年 1 月，印度电子信息技术部资助 4 500 万美元研制一款基于 RISC-V 指令集的 2 GHz 四核处理器。2017 年，印度政府表示将大力资助基于 RISC-V 的处理器项目，使 RISC-V 成为印度的国家事实指令集。2020 年 8 月，印度政府在全国发起“微处理器挑战”（Microprocessor Challenge）项目，以推动 RISC-V 微处理器的自主研发，提高国家的半导体设计和制造能力。
以色列、巴基斯坦、俄罗斯寻求多元化指令集架构共同发展。2017 年，以色列国家创新局成立 GenPro 工作组，旨在开发基于 RISC-V 的快速、高效且独立的处理平台。2019 年，巴基斯坦政府宣布将 RISC-V 列为国家级“首选架构”（preferred architecture）。2021 年，俄罗斯公布了一项以 RISC-V 部件为中心的国家数字化计划，该计划基于俄罗斯自研 Elbrus 芯片进行 RISC-V 部件扩展研究。
中国试图通过 RISC-V 打破芯片领域技术封锁。2021 年，在《中华人民共和国国民经济和 社会 发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要》中，我国首次明确将“开源”列入五年发展规划；“十四五”期间，将支持数字技术开源社区等创新联合体发展，完善开源知识产权和法律体系，鼓励企业开放软件源代码、硬件设计和应用服务。同时，各级政府也积极布局 RISC-V 架构芯片。2018 年 7 月，上海市经济和信息化委员会发布的《上海市经济信息化委关于开展 2018 年度第二批上海市软件和集成电路产业发展专项资金（集成电路和电子信息制造领域）项目申报工作的通知》将 RISC-V 相关产业列入政府产业扶持对象，而从事 RISC-V 架构相关设计和开发的公司将获得政策倾斜。2020 年 2 月，广东省人民政府办公厅印发的《加快半导体及集成电路产业发展若干意见的通知》中明确将 RISC-V 芯片设计列入广东省重点发展方向。2021 年 11 月，北京市委市政府印发《北京市“十四五”时期国际 科技 创新中心建设规划》，明确指出要研发基于 RISC-V 的区块链专用加速芯片，进一步提高芯片集成度，提高大规模区块链算法性能。
我国 RISC-V 架构芯片领域的重要研究方向态势与热点
学术界和产业界日益重视 RISC-V 的安全体系结构设计及验证。处理器安全对设备隐私信息的保护至关重要；设计 RISC-V 安全处理器及安全验证是 RISC-V 领域乃至体系结构领域的研究热点。特权模式和物理内存保护是安全嵌入式处理器的必备特性，RISC-V 指令集架构也采用特权模式来保障处理器的安全；同时，该架构提供了物理内存保护单元（PMP）实现内存访问控制以保证内存安全。其中，北京信息 科技 大学和清华大学微电子学研究所焦芃源等以一款 32 位 RISC-V 安全处理器为研究对象，通过异常处理程序对处理器状态、异常信息进行观测，提出了一套 RISC-V 特权模式和物理内存保护功能的测试方案；天津大学微电子学院刘强等设计了一种抗功耗分析攻击的 RISC-V 处理器的实现方法；上海交通大学并行与分布式系统研究所开发了基于 RISC-V 架构的全新可信执行环境“蓬莱”。同时，产业界许多公司以扩展硬件 IP 模块的方式推出安全解决方案，包括加密库、信任根、安全库等。
深耕物联网等新兴领域，特定领域专用 RISC-V 芯片蓬勃发展。当前，X86 和 ARM 两大指令集分别主宰了服务器+个人电脑（PC）和嵌入式移动设备；同时，物联网（IoT）、智联网（AIoT）等应用领域正在为 RISC-V 的发展提供新的机遇。RISC-V 架构能为物联网行业带来显著的灵活性和成本优势，同时也能推动异构计算系统的快速发展，因而能够适应智能物联网时代下的大容量万亿设备互联，场景丰富及碎片化和多样化需求。RISC-V 在加速和专用处理器领域，主要应用包括航天器的宇航芯片设计，面向物联网的智能芯片，面向安全的芯片，用作服务器上的主板管理控制器，以及图形处理器（GPU）和硬盘内部的控制器等。学术界，如中国科学院计算技术研究所（以下简称“计算所”）泛在计算团队，开展了基于 RISC-V 核心的轻量级神经网络处理器的研究， 探索 了 RISC-V 内核在物联网设备中的应用；上海市北斗导航与位置服务重点实验室则开展了基于 RISC-V 指令集的基带处理器扩展研究项目。而产业界则在控制领域与物联网领域涌现出大量的基于 RISC-V 的产品和应用案例。例如，阿里平头哥半导体有限公司的开源玄铁 RISC-V 系列处理器已应用于微控制器、工业控制、智能家电、智能电网、图像处理、人工智能、多媒体和 汽车 电子等领域。
寻求突破物联网生态， 探索 进入服务器、高性能处理器领域。目前，RISC-V 的研究及应用领域主要集中在以物联网为基础的工业控制、智能电网等多场景。但 RISC-V 因其本身低功耗、低成本特性，具备进入服务器、高性能领域的潜力。服务器定制化及 HPC 对加速和异构平台的需求增加，为 RISC-V 进入服务器和 HPC 领域提供了机会。计算所包云岗提出产业界可利用 AMD 公司的 Chiplet（小芯片）方式将中央处理器（CPU）、加速、输入/输出（I/O）放在不同晶圆上，其中 CPU 部分使用 RISC-V 架构，用 Chiplet 方式组成一个服务器芯片，以进入服务器市场。2021 年 6 月，计算所包云岗团队推出“香山”开源高性能 RISC-V 处理器核。它第一版架构代号“雁栖湖”，基于 28 nm 工艺流片。这标志着在计算所、鹏城实验室的技术支持下，国内发起的高性能 RISC-V 处理器开源项目正式诞生。
我国发展 RISC-Ⅴ 架构芯片的问题与建议
适当聚焦 RISC-V 架构，加快发展中国芯片产业体系。目前，国内处理器产业及科研领域所采用的指令集包罗万象，学术界和产业界基于 ARM、MIPS、PowerPC、SPARC、RISC-V、X86 等多种指令集进行了扩展。但多样化的指令集必然会分散基础软件开发力量，导致编译、 *** 作系统等基础软件开发者由于精力有限而无法兼顾多种指令集的优化，延缓自主生态的建设。近几年，随着 RISC-V 基金会从美国迁至瑞士，其治理架构发生重大变化，我国科研机构和企业在 RISC-V 基金会理事会高级别会员的比例显著提高。我国在 RISC-V 生态中的影响力日益增长，这为我国芯片产业的发展提供了新的机遇，以及开发新赛道的可能性。建议：我国在目前暂无成熟自主指令集架构的情况下，应抓住开源 RISC-V 架构兴起的机遇，调整芯片领域技术路线和产业政策，适当聚焦 RISC-V 架构，加快发展中国芯片产业体系。
促进 RISC-V 在处理器教育领域的应用，培育芯片设计人才。芯片领域的创新门槛高、投入大，严重阻碍了领域创新研究。芯片设计及制造的多个环节都需要巨额的资金与大量的人力投入。这种高门槛导致人才储备不足，因此如何能够降低芯片设计门槛成为亟待解决的问题。RISC-V 的开源性降低了创新投入门槛，发展开源芯片/硬件成为中国培育设计人才的新发展模式。2019 年 8 月，中国科学院大学启动了“一生一芯”计划，其目标是通过让本科生设计处理器芯片并完成流片，培养具有扎实理论与实践经验的处理器芯片设计人才。该计划是国内首次以流片为目标的教育计划，由 5 位 2016 级本科生主导完成一款 64 位 RISC-V 处理器 SoC 芯片设计并实现流片。事实上，学生是 RISC-V 整个生态建设中不可或缺的力量；包括上海 科技 大学在内的许多国内院校都在与企业一同培养人才，通过课程作业设计与企业研发相关联，将企业最新的技术及时引入课堂，充分发挥开源化的优势。建议：国家教育管理机构应当积极推进 RISC-V 产学相结合的发展模式，培育更多芯片设计人才。
（《中国科学院院刊》供稿）
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