国产芯片工具链机会展望

（原标题：国产芯片工具链机会展望）

　　自主可控的大趋势

　　自主可控，是国内集成电路的必由之路，而指令集架构作为芯片产业链的“最上游”，是实现自主可控的关键环节。芯片指令集架构分为复杂指令集（CISC）和精简指令集（RISC）。复杂指令集的代表是Intel的x86架构；精简指令集代表是ARM和RISC-V。随着移动端设备的普及，精简指令集相对于复杂指令集的优势越来越明显。

　　去年9月一个重磅消息在芯片圈中炸开——英伟达收购ARM，一时间在国内外引起了轩然大波，业内开始担忧ARM被收购后会加重产业链的垄断程度。在当前背景下，我国业界对开放的精简指令集架构RISC-V的重视达到了前所未有的高度，相对于ARM的国外公司控制、高授权费用、不可修改等不足，RISC-V以其模块化、开放、可扩展等特性，乘着智能化的东风发展迅猛。

　　RISC-V与工具链

　　RISC-V是开放的指令集，其应用推广以及用户接受度等环节严重依赖于其配套生态的成熟度以及生态的否自主可控，而其生态软件层面最上游环节就是工具链。

　　工具链为芯片编程提供集开发环境、编译、汇编、链接、库函数、调试等一整套工具，是最基础的系统软件。在工具链中，编译器是其中重要的组成部分。程序员平时使用的如C、JAVA、PYTHON等高级语言是不能直接被芯片识别的，编译器的主要作用就是将程序员能够理解的高级语言高效的转换为硬件能够理解的二进制机器码。

　　 对于一款可编程芯片而言，工具链的好坏直接影响着芯片的市场。一方面，芯片用户直接基于用具链开发程序，其界面友好性、功能完备性等直接影响着用户对芯片的使用。另一方面，芯片性能的发挥，也在很大程度上依赖于编译器的性能。

　　行动代表-湖南卡姆派乐

　　柳枝第33期孵化的企业——湖南卡姆派乐信息科技有限公司，成立于2019年1月，目前专注于RISC-V集成开发环境及工具链的开发，其名称也来自Compiler（编译器）的音译，公司于2020年加入了RISC-V基金会，成为了其战略成员之一。

　　创始人王锋博士来自国防科技大学，同时是澳大利亚新南威尔士大学访问学者，曾参与银河、天河超级计算机的研制，是世界最大、影响力最广泛的编译器GCC社区的Maintainer，也是一名连续创业者。

　　技术负责人罗杰，拥有十几年编译领域工作经验，曾任职于上海IBM编译团队，负责IBM XL编译器的优化及调试模块工作；曾参与自主DSP芯片、天河超算加速器芯片编译的实现与性能优化。

　　公司目前从事编译器相关工作的人员共有30多名，主要分为集成开发环境开发和工具链的开发。

　　卡姆派乐集成开发环境

　　卡姆派乐的工具链包括芯片调试软件、调试仿真器（硬件）、库函数、高级优化的编译器、智能汇编器、连接器、AI编译器TVM、RISC-V模拟器等，可支持单核、多核、异构多核芯片，支持嵌入式、AI、GPU、超算芯片，支持Windows和Linux系统。

　　2019年10月18日浙江乌镇举行的“世界互联网大会”上卡姆派乐发布了国内首款自研RISC-V集成开发环境---卡姆派乐IDE（COMPILER IDE）。卡姆派乐IDE的发布填补了国内在自研RISC-V集成开发环境领域的空白，使用集成开发环境开发基于RISC-V的应用软件，包括编辑、编译、汇编、链接等工作全部在PC机上即可完成。

　　该IDE对MCU系列芯片用户非常重要，降低门槛的同时提高开发效率。有如下特点：运行速度快，是国际同类IDE产品启动时间的三分之一；代码密度高，比公版提高10-30%，可降低单颗芯片成本10%，稳定性高。

　　2020年8月卡姆派乐开源了业界首个支持RISC-V向量扩展指令的LLVM编译器，坚持开源理念，积极参与开源社区建设。2021年2月卡姆派乐推出全功能数字计算机模拟器，支持主流处理器、支持国产DSP处理器、支持丰富的外设，支持构建数字样机，正式进军数字孪生领域。

　　2020年12月公司总经理王锋在中国集成电路设计业年会上做主题报告

　　卡姆派乐未来将支持芯片软件开发工具全部虚拟化，用户程序的开发、调试全部可以在虚拟数字环境下进行。并且能够部署在云端，不受限具体物理板卡，极大地提高芯片软件开发的效率和便利性，缩短芯片研发到芯片推广的周期，提高芯片企业的竞争力。

　　目前卡姆派乐已经完成研发的产品有：

　　1）国内首款自研RISC-V集成开发环境

　　2）国内首个全功能向量支持RISC-V工具链

　　3）32位MCU高性能编译器，性能追平ARM KEIL编译器（商用）

　　4）系统模拟器，支持主流处理器和自主DSP处理器

　　5）高性能数学库BLAS，达到处理器峰值性能90%以上

　　随着产品和项目的落地，卡姆派乐已经与国内多家芯片类厂商，如华为、平头哥、兆易创新、芯来科技、赛昉等达成战略合作伙伴关系。

　　乘风破浪会有时，直挂云帆济沧海

　　“瘦死的骆驼比马大”，现在说RISC-V在多长时间内取代ARM还为时过早，但是具有模块化、开放、可扩展等特点的RISC-V给广大IC设计人员提供了极佳的创新平台，取代ARM是不可挽回的趋势。

　　硬件和软件能够协同发展才能形成好生态，有好的生态才能源源不断提供产业发展的养分，那如何解决生态问题，编译器是关键。产业环境方面，之前有观点指出，当前我们的工具链及编译器行业还处于“兼容适配”阶段，尚未进入“优化”阶段。诚然，我国的工具链、编译器发展起步较晚，专注于该领域的公司和人才都比较缺乏，加上盗版的冲击，相关生态的构建比较缓慢。同时芯片生态的发展也绝不是靠一两家企业就能做成的，需要越来越多的企业和人才加入其中，越来越多的资源注入其中。同时，也对我们的深耕于该领域的企业提出了更高的要求，不仅要兼顾技术创新和用户体验，还要在商业模式上进行更深入的探索，降低整个行业的创新成本。

　　数字中国的建设离不开芯片的支持，并且随着AIoT等碎片化信息处理需求以及数据传输等场景的延展，未来个性化、定制化的芯片需求将进一步提升，这对于湖南卡姆派乐以及RISC-V产业链的相关公司来说都是一个很好的契机。