C语言，如何颠覆芯片设计流程？

作者: 付斌

AI浪潮下，算力正在不断膨胀，可以说，谁拥有更多算力，谁才会在市场拥有更多话语权。而与之相悖的是，算力如此紧缺的前提下，芯片性能正在被逐渐榨干，随着摩尔定律的放缓，它给芯片设计带来的红利期正在过去。通用处理器过两年就性能翻倍的好事已经不存在了。

当我们不得不面对摩尔定律放缓的现实时，对AI算法进行特定优化的芯片成为化解高算力需求的新趋势。

著名计算机架构师John Hennessy和David Patterson在2018年的图灵演讲中提出SA架构，可以将它理解为某类应用进行特定优化，实现更高的能效比，在RSIC-V高灵活性优势的加持下，DSA架构还能发挥出更多优势，其中就包括能耗。

话虽如此，但RISC-V的DSA定制并非如此简单。芯易荟（ChipEasy）作为一家提供全球领先的DSA处理器设计工具的新一代EDA公司，亮相ICCAD 2023，并分享了自己对于EDA和DSA的理解。

当EDA碰上RISC-V和DSA

事实上，回看过去二三十年，设计方法未曾出现过很大的改变，摆在现在芯片行业面前最大的问题是同质化设计非常多，用同样标准的业界IP就很难设计出具有差异化的芯片。

AI大模型时代，差异化便是提升芯片性能壁垒的关键，也是帮助建立自主可控的核心技术壁垒，建立中国芯片行业发展的关键。

每家公司最多提供几十种甚至上百种产品，但PPA（性能、功耗、面积）在不同应用中，最佳点都有所不同，这就需要下游用户，根据自己的场景定制化自己的产品。

但随着需求不断增加，芯片的规模越来越大，复杂度随之增加。市场瞬息万变，芯片的迭代周期越来越短，进一步加剧芯片设计难度增加。

多核异构是当下芯片设计的主流趋势，这会延伸出新的设计方法学，伴随RISC-V的出现，芯片行业出现了前所未有的新机会以及伴之而来的挑战。

这便是芯易荟技术开发的重点所在，对此，芯易荟将自身定位聚焦在原型设计环节，旨在将系统级的概念落实到芯片上，帮助客户实现多、快、好、省的设计并提供全流程服务。

从2021年芯易荟创立之初，它就致力于推动全新的芯片设计方法学，希望基于自主研发的一站式软硬件协同设计平台和生成工具，通过工具提供差异化 IP 定制服务，为客户创造竞争优势，同时以数量级优势帮助客户缩短芯片设计的开发周期。

简单总结，就是做针对RISC-V+DSA的 EDA。正如芯易荟的名字一般，这家公司旨在重“芯”定“易”（重新定义）芯片设计，目前其研制推出的工具就是为了填补芯片设计在硬件和软件之间的鸿沟而生。

用C语言加速DSA设计

“实际上，传统做一个DSA设计，从软件到硬件需要一二十人，甚至是更多。涉及到手工写代码，中间验证量非常大，整个开发周期也要在一年以上。如果加入自己的指令，或编译器方面优化，整个开发周期会更长。”芯易荟的技术专家这样向EEWORLD介绍到。

C语言则是芯易荟的切入点。开发一款处理器，不仅要掌握许多专业知识，还需要掌握Verilog。这意味着，摆在开发者面前，是巨大的门槛。

FARMStudio则是一款以C语言描述，基于RISC-V基础指令集的专用处理器生成工具，能广泛应用于定制针对视觉、AI、通信、音频、DPU、工业控制等领域的处理器解决方案，助力芯片设计公司高效自研IP。

FARM（Flexible Advanced RISC Machine）来自于芯易荟架构的一个品牌名称，是‘柔性运算架构’的英文首字母组合。该英文单词本身也有种田的意思，表达我们希望通过播撒种子，让更多用户加入应用的想法。

嵌入式系统中最常用的语言是C语言，C语言能直接‘触摸’到硬件的性能，同时具备高级语言的优势（如国际标准、汇编程序等），还可以直接在x86的环境下进行仿真，具有较强的可控性。

其次，利用C语言可以解决软硬件融合设计的难点，利于软件工程师和硬件工程师共同理解和调试，打破软硬件间的壁垒，缩短设计时间、降低验证成本。

不止如此，C语言天生就与软件在同样的开发环境，所以就可以直接在x86环境下仿真，非常容易证它的功能是不是正确的，再向后推进流程，实际也是基于C语言编写的，所以芯易荟是一体化的设计环境。

“通过使用我们的工具，生产时间就很快，可以分钟级地把整个代码、硬件、软件一套工具链产生出来，不夸张地说，可以达到百倍以上地开发时间和成本的加速。”芯易荟专家如是说。

一个完美的开局

芯易荟拥有丰富的研发经验，设计团队由来自不同领域的工程师有机结合，实现了‘1+1>2’的效果。在此基础上，芯易荟以服务中国半导体行业为发展重点，以帮助客户真正实现投产作为考验自身价值的依据。

众所周知，RISC-V生态建设是现如今最难问题，只有拥有更多RISC-V产品，才能更好铺开市场，扩大应用，从而扩充生态。

目前，芯易荟的基于DSA的一站式开发设计平台针对工业控制、通信、计算机视觉、互联网、AI、音频等领域。在芯易荟的平台帮助下，RISC-V生态一定会拥有更大的发展。

除了企业版，FARMStudio还拥有个人版，在不用于商业用途的前提下收费299元/年，它与企业版的差别在于，不支持RTL下载，同时没有专家技术支持。个人版既是为了进一步降低EDA使用门槛提高活跃用户用量，也是供教育用户或发烧友进行尝试使用。

为了扩大专用DSA的适用性，FARMStudio不仅专注于加速某一个算法，更是加速某一类算法，未来，会面向自动驾驶、新能源、人工智能、可穿戴设备等，开发一些有针对性和增强性的工具。

此外，该工具并没有排他性，除 RISC-V 架构之外，未来也可以支持 Arm、X86 等架构。

芯易荟的规划还不止如此，我们都知道EDA行业都会逐步涉足全流程，最终都会走向寡头，且不论未来，芯易荟现在已拥有了很好的开端和出色的开局，这样的工具，可以让更多人，躬身于新计算时代变革中。