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作 者 | aFakeProgramer

出 品 | 汽车电子与软件

摘要

当汽车从机械产品向“轮式智能终端”加速进化，芯片已成为定义汽车竞争力的核心要素。在这个价值数千亿美元的市场中，指令集架构的选择不仅关乎技术性能，更涉及供应链安全与生态主导权。长期以来，汽车电子的核心处理器市场由 Arm和 x86架构主导：

• Arm以低功耗和成熟生态垄断了车规级MCU和大部分智能座舱、自动驾驶SoC市场，占比超过80%。

• x86则在车载信息娱乐系统和部分高性能域控制器中占据一席之地。

然而，这种封闭授权模式带来了三大困境：

1. 高昂授权费：每颗芯片需支付专利费，长期推高整车成本。

2. 架构锁定：难以根据特定场景灵活定制，限制了汽车智能化的多样化需求。

3. 供应链风险：地缘政治波动可能导致关键芯片供应受限。

而 RISC-V作为继 x86、ARM 后的第三大指令集架构，以 “开源免费、模块化可定制、低功耗高能效” 的核心优势，正打破传统架构垄断，从车身控制到智能驾驶，逐步渗透汽车电子全场景，成为全球汽车半导体产业变革的关键变量。

01

技术溯源：

开源基因的诞生与初心

RISC-V 的故事始于 2010 年加州大学伯克利分校的 Parallel Computing Laboratory（Par Lab）。当时，Krste Asanović教授带领研究生 Andrew Waterman 和 Yunsup Lee 启动了一个为期三个月的项目，旨在解决当时主流指令集架构的两大痛点：过度复杂的设计与严苛的授权限制。这个最初仅作为研究工具的指令集，诞生于一个由英特尔和微软资助的并行计算研究项目，却意外地成为了改变半导体产业格局的关键变量。

“RISC-V ISA Advantage”，它以一个金字塔的形式展示了RISC-V指令集架构（ISA）的三个主要优势，并从这些优势中引申出更多的益处。

金字塔的三个核心优势是：

1. Open（开放）：

1. 描述：RISC-V是一个由RISC-V International管理的硬件和软件创新者社区。

2. 引申优势：

1. Expert-led（专家主导）：开放社区吸引了顶尖专家参与，推动技术发展。

2. "Many Eyes" Security（“众人拾柴”式安全）：开放性意味着更多的人可以审查代码和设计，从而提高安全性，发现并修复潜在漏洞。

2. Flexible（灵活）：

1. 描述：RISC-V提供模块化的ISA和非ISA扩展。这意味着开发者可以根据特定需求选择或设计自己的指令集。

2. 引申优势：

1. Innovation（创新）：灵活性鼓励在RISC-V基础上进行各种创新，满足多样化的应用场景。

2. Customization（定制化）：开发者可以高度定制处理器以适应特定的性能、功耗或功能需求。

3. Standardized（标准化）：

1. 描述：RISC-V的Profile和平台标准化了ISA和非ISA的选择。尽管灵活，但核心部分和常用扩展是标准化的，确保了兼容性。

2. 引申优势：

1. Supply Chain Diversity（供应链多样性）：标准化避免了单一供应商锁定，促进了供应链的多元化和健康发展。

2. Better software reuse（更好的软件复用）：标准化的ISA使得在不同RISC-V处理器上开发和运行软件变得更容易，提高了软件的可移植性和复用性。

金字塔的底部是“Common Base（通用基础）”，这强调了RISC-V作为所有这些优势共同基石的重要性，它提供了一个统一而又可扩展的平台。

与 x86 的复杂指令集和 ARM 的封闭授权模式不同，RISC-V 从设计之初就贯彻了 "精简" 与 "开放" 两大原则。其基础指令集仅包含约 40 条核心指令，通过模块化扩展实现功能丰富性，这种乐高式的架构设计使其能够灵活适配从微控制器到高性能服务器的全场景需求。特别值得注意的是 x0 寄存器的创新设计 —— 这个硬件级的 "零寄存器" 同时扮演着 /dev/zero 和 /dev/null 的角色，通过与普通指令的组合使用，巧妙替代了传统架构中需要单独设计的空指令、取负指令等功能，大幅简化了指令集规模。

这种极简主义的设计哲学带来了显著的技术优势。在同等工艺条件下，RISC-V 核的性能、功耗和面积（PPA）指标全面优于同级 ARM 核。美国伯克利大学的测试显示，RISC-V 芯片在相同主频下性能提升显著。

02

突破传统：RISC-V的

“三驾马车”核心优势

RISC-V凭借其独特的"精简指令集、模块化设计、开源开放"三大优势，正成为汽车芯片领域的颠覆性力量。

1. 精简高效，能效比领先：RISC-V基础指令集仅约40条（远少于ARM Cortex-M7的60条、x86的3600条），多数指令可在单周期内完成，配合32个通用寄存器（ARM为16个），数据处理效率显著提升。实测数据显示，RISC-V芯片性能较同类ARM产品提升38%（如长城紫荆M100芯片跑分达2.42 Coremark/MHz）和20% 的面积缩减，功耗为三大架构中最低。这一特性完美契合新能源汽车"降能耗、提续航"的核心需求，为智能汽车的能效优化提供关键支撑。

2. 模块化定制，全场景适配：RISC-V采用"基础指令集+扩展模块"的乐高式设计，支持M（乘除）、A（原子）、F/D（浮点）、V（向量）等标准扩展，企业可按需添加AI加速、加密计算等私有指令。这种高度灵活性使RISC-V能无缝适配汽车全场景需求：为自动驾驶芯片集成向量扩展模块提升AI算力，为车身控制芯片裁剪冗余功能降低成本，避免为无用特性买单。例如，长城紫荆M100专为车身控制设计，通过模块化裁剪实现ASIL-B安全等级，同时增强ESD防护能力以适应冬日和越野场景。

3. 开源开放，成本革命：RISC-V遵循BSD风格开源协议，企业无需支付ARM"按片付费"的专利授权费，可自主修改指令集，显著降低研发与量产成本。长城汽车自研的紫荆M100芯片成本比同类ARM产品低20%，5年内计划搭载250万辆汽车，长期可节省数亿元授权开支。更重要的是，RISC-V的开源特性有效避免了单一供应商锁定，促进了供应链的多元化和安全性，让汽车制造商拥有更强的自主权和供应链韧性。

这三大优势相互支撑，共同构成了RISC-V在汽车芯片领域快速崛起的核心驱动力，使其不仅能替代ARM在车身控制等中低算力场景的应用，更有望在智能驾驶、智能座舱等高算力领域实现突破，为汽车产业带来前所未有的技术自主与成本优势。

03

与x86、ARM的架构对比：

三分天下的差异化竞争

汽车芯片架构的选择需平衡性能、功耗、成本与生态成熟度，三者在技术特性与汽车适配性上呈现显著差异：

从汽车场景适配看，x86 因高功耗仅用于小众车载娱乐系统；ARM 凭借成熟生态垄断 MCU 与 SoC 市场，但授权成本与定制化限制凸显；RISC-V 则以 “低功耗 + 低成本 + 高灵活” 的组合优势，成为车身控制、智能驾驶等场景的 “破局者”。

04

全球生态：

从学术圈到产业界的跨越

2015年，RISC-V基金会的成立标志着这一源自伯克利大学的开源指令集正式迈入产业化轨道。由Bluespec、Google、NVIDIA、西部数据等七家行业领军企业发起，基金会迅速吸引了36家创始成员，如今全球会员已突破千家，构建起覆盖芯片设计、制造、软件与应用的完整生态链。2020年3月，基金会为强化中立性与全球公信力，将总部迁至瑞士并更名为“RISC-V国际协会”，有效规避地缘政治风险，为全球企业参与标准制定扫清障碍。

企业早期布局加速了生态成熟。2018年，西部数据发布高性能开源核SweRV，并以Apache 2.0许可证开放RTL设计，大幅降低行业准入门槛；同年，阿里巴巴平头哥推出玄铁910，首次将RISC-V推向高性能计算领域，支持AI、5G与自动驾驶等前沿应用。如今，RISC-V生态已形成“标准-工具-应用”三位一体的支撑体系：新思科技推出面向汽车实时处理的RHX系列IP，支持多核与硬件虚拟化；主流编译器（GCC、LLVM）与操作系统（Linux、Zephyr）全面适配。

更值得关注的是，2025年英伟达宣布推进CUDA向RISC-V移植，依托RVA23标准实现稳定硬件目标，标志着RISC-V在高性能计算生态中的成熟度迈上新台阶。

05

RISC-V汽车落地：从车身

控制到安全关键区的全面突破

RISC-V 在汽车领域的渗透遵循 "梯度突破" 策略：先从低生态依赖的车身控制 MCU 切入，再向智能驾驶、智能座舱等高算力高安全场景进阶，目前已实现从 "技术验证" 到 "规模量产" 的关键跨越。

• 车身控制 MCU：量产主力，替代 ARM Cortex-M 系列

  车身控制（座椅、车灯、雨刮、三电系统）是 RISC-V 最成熟的落地场景，核心优势在于 "低成本 + 高可靠性"，且已通过汽车行业严苛的功能安全认证（ISO 26262）与环境可靠性测试（AEC-Q100）。

  长城汽车紫荆M100

• 长城紫荆 M100：2024 年 9 月点亮，国内首款车企自研 RISC-V 车规 MCU，采用 4 级流水线、内核可重构设计，增强 ESD 防护适配极端场景，满足 ASIL-B 安全等级，2025 年三季度量产，5 年计划装车 250 万辆；

• 东风 DF30：2024 年 11 月发布，基于全球首个 ASIL-D 认证的 RISC-V IP（芯来 NA900），多核架构主频 350MHz，采用国内 40nm 车规工艺实现 "全流程国产闭环"，已搭载于东风汽车车型，可用于动力控制、驾驶辅助等安全关键区；

• 奕斯伟 EAM2011：2025 年通过 ISO 26262:2018 车规功能安全认证（ASIL-B），具备丰富外设接口与轻量级 AI 处理能力，适用于车门控制、车灯控制等车载智能场景；

• 英飞凌 AURIX 系列：2025 年 3 月宣布扩展计划，新增 RISC-V 架构产品，覆盖从入门级到高性能 MCU，补充现有 TriCore/ARM 产品线，标志国际巨头对 RISC-V 车规潜力的认可。

• 智能驾驶：高算力突破，瞄准 ASIL-D 安全等级

• 智能驾驶需满足 "高实时性 + 高 AI 算力 + ASIL-D 安全" 三大需求，RISC-V 通过向量扩展（V1.0）、定制化指令与多核锁步技术，逐步填补高性能芯片缺口。

• 芯来 NA900 IP：全球首个通过 ISO 26262 ASIL-D 认证的 RISC-V CPU IP，支持多核架构与实时操作系统，已用于 ADAS（自动刹车、车道保持）系统，其配套的车控操作系统适配工作正与普华基础软件联合推进；

• 英伟达布局：2024 年已交付超过 10 亿颗 RISC-V 处理器用于自动驾驶领域，更在 2025 年峰会宣布推进 CUDA 向 RISC-V 移植，该过程需依赖支持 RVA23 标准的服务器级硬件，包括高速互联、虚拟内存等特性，将大幅提升 RISC-V 在智能驾驶场景的算力调度能力；

• 芯原股份平台：基于 RISC-V 带 AI 扩展的定制芯片设计平台已在车载场景量产，集成 ISP、视频编码与 1TOPS～百 TOPS 可扩展 NPU，为智能驾驶提供多维度算力支持。

• 智能座舱：生态待完善，局部案例突破

• 智能座舱对软件生态（如鸿蒙 / 安卓适配、多屏互动）依赖度高，RISC-V 目前处于起步阶段，但已有标杆案例与明确技术路线：

• 中科创达曳影 1520：与阿里平头哥合作，基于 RISC-V 架构，AI 算力达 200TOPS，支持鸿蒙 OS 与多屏联动，已应用于吉利星睿 L 车型；

• 玄铁规划：阿里达摩院披露 R908A 处理器研发计划，专为车规级高可靠性需求设计，将进一步完善智能座舱的 RISC-V 算力支撑；

• 挑战与进展：当前存在生态碎片化（不同厂商芯片软件适配难）、工具链不成熟等问题，行业正通过 "RVA23 标准"（强制 12 项关键扩展）提升代码复用率，新思科技等企业提供的配套验证工具 TileLink VIP 可加速座舱芯片的设计收敛，预计 2028 年后实现大规模应用。

06

产业变革：开源架构重构

全球半导体权利格局

RISC-V的崛起正逢全球半导体产业变革的关键节点。ARM被软银收购后，授权费用较2016年上涨超60%，高端技术授权收紧，引发产业链对架构依赖与成本压力的普遍担忧。在汽车领域，ARM占据智能座舱与自动驾驶芯片市场80%以上份额，厂商面临成本攀升与供应风险的双重挑战。

RISC-V以开源破局，其BSD授权模式允许企业免费使用、修改和分发指令集，彻底摆脱“按片付费”的桎梏。长城汽车测算，采用自研RISC-V芯片可长期节省数亿元授权费用；安徽省更将其作为汽车芯片国产化战略核心，依托全国领先的新能源汽车产能，为RISC-V提供规模化落地场景。

更关键的是其模块化优势：企业可按需集成M（乘除）、V（向量）等扩展，精准匹配从车身控制到高算力智驾的多样化需求。英飞凌2025年宣布将RISC-V纳入AURIX MCU全系列产品线，正是看中其灵活适配能力。Tenstorrent推出的Ascalon内核在SPEC CPU 2017测试中性能超越英特尔Sapphire Rapids与NVIDIA Grace，标志着RISC-V已在高性能计算领域具备强劲竞争力。

国际生态：巨头联手定标准、建工具链

• Quintauris 联盟：2023 年由博世、高通、英飞凌、恩智浦等 6 家头部企业合资成立，总部位于德国慕尼黑，聚焦 RISC-V 汽车参考架构设计、工具链开发（如与 SEGGER 合作调试工具），降低下游厂商开发门槛；

• RISC-V 国际基金会：推动功能安全规范（如 ISO 26262 认证流程标准化），发布 "Profile 标准"（如 RV32E-MC）整合 82% 常用扩展，减少生态碎片化；

• 英伟达 / 高通动作：英伟达 2024 年基于 RISC-V 的 GPU 出货量已超 10 亿颗，并加速推进 CUDA 生态向 RISC-V 移植，涵盖编译器、调试器及数学库等核心组件。高通不仅推出 32 位 RISC-V 微控制器 QCC74xM 模块（主频 325MHz），更领投 RISC-V 厂商 SiFive（2023 年 F 轮 1.75 亿美元融资，估值超 25 亿美元），加速高性能场景落地；

• 新思科技布局：展示完整 RISC-V IP 家族，其中 RHX 系列针对汽车实时处理，提供实时优化、硬件虚拟化支持，最多 16 个内核加硬件加速器的配置满足车规级安全需求。

地缘政治因素则成为另一个关键推动力。在全球供应链重构的背景下，"自主可控" 成为各国半导体战略的核心目标。中国将 RISC-V 纳入 "十四五" 规划开源发展战略，珠海、上海等地出台专项政策，对 RISC-V 芯片研发给予最高 2000 万元资金支持。欧盟的欧洲处理器计划（EPI）也选择 RISC-V 架构，旨在提升超级计算领域的自主研发能力。这种全球性的战略布局极大地加速了 RISC-V 的产业化进程。

中国生态：从 "自主闭环" 到 "全球第一梯队"

中国凭借 "最大汽车市场 + 完善新能源产业链" 优势，在 RISC-V 汽车生态中占据核心地位：

• 企业布局：阿里达摩院玄铁 C930 面向服务器场景，通用算力达 SPECint2006 15 分 / GHz，搭载 512 bits RVV1.0 和 8 TOPS Matrix 双引擎；长城、东风自研车规芯片实现量产装车，国芯科技启动高性能 RISC-V MCU（CCFC3009PT）开发；

• 地方协同：上海作为集成电路产业高地，2024 年产业规模突破 3900 亿元占全国 25%，聚集超过 1200 家企业和全国 40% 专业人才，张江高科形成 RISC-V 生态街区。安徽（新能源汽车产量 / 出口量全国第一）举办 "汽车与 RISC-V 融合研讨会"，奇瑞、江淮联合 20 余家芯片企业攻关；

• 政策与联盟：中国汽车芯片联盟成立 "RISC-V 工作组"，整合东风、一汽、芯来科技等 44 家单位，推动 AUTOSAR 适配（如经纬恒润与芯来合作完成 NA900 内核适配），构建 "设计 - 制造 - 测试 - 应用" 全流程国产闭环；

• 商业突破：沁恒微电子 2022-2024 年合计净利润 2.35 亿元，净利润率 24.92%，其青稞系列 RISC-V 芯片商用超 5 年销量过亿；奕斯伟计算向港交所递交招股书，其 RISAA 平台支撑的芯片已规模化应用于超 50 款产品。

芯片产业的竞争本质是生态的竞争。RISC-V 凭借开源特性，已形成 "国际巨头联盟 + 国内全产业链协同" 的生态格局，加速汽车场景适配。

07

挑战与突破路径：

从“短期替代”到“长期主流”

尽管 RISC-V 进展迅速，但要成为汽车芯片主流架构，仍需攻克三大核心挑战：

1. 车规认证周期长：2-3 年周期的 "时间门槛"

   车规芯片需通过 AEC-Q100（极端环境测试）与 ISO 26262 认证，周期比消费级芯片长 1.5 倍以上（如芯来 NA900 认证耗时近 2 年）。解决方案包括：

1. 行业协同缩短流程：RISC-V 国际基金会与第三方认证机构合作，推出 "预认证模板"；

2. 国内加速突破：东风、长城等车企与芯片厂商联合认证，将周期压缩至 18-24 个月。

2. 生态碎片化：标准化提升兼容性

   架构迁移需要大量软件适配工作，构建统一的生态系统对 RISC-V 在汽车电子领域的加速落地尤为关键。当前生态系统仍不够成熟，相关编译器、开发工具和软件开发环境（IDE）等要素还在发展中。不同厂商 RISC-V 芯片设计差异曾导致软件适配成本增加 30%-40%，但通过 "RVA23 标准" 强制 12 项关键扩展，跨供应商代码复用率已提升至 85% 以上，车企芯片迁移成本降低 60%。英伟达明确表示："没有 RVA23，我们根本不会考虑将 CUDA 移植到 RISC-V"，这一标准为硬件提供了稳定目标和生态信心。

3. 高性能芯片缺口：瞄准智能驾驶算力需求

   当前 RISC-V 高算力芯片（支持 L4 自动驾驶）稀缺，但技术突破正在加速：中科院 "昆明湖 V2" 处理器采用7nm 工艺，SPECINT2006 评分达15分/ GHz，编译优化后可达18.5分/ GHz；最新的昆明湖 V3 架构在模拟器上已实现 20.1分/ GHz，目标22分/ GHz，预计未来半年达成。赛昉惊鸿 8100 性能对标 ARM Cortex-A76，这些产品已对标 ARM 高端内核，预计 2027 年实现 L4 级自动驾驶场景落地。在 AI 领域，Tenstorrent 采用的 "baby RISC-V" 创新路线，通过大量专精小核集中计算资源，为智能驾驶算力需求提供新解决方案。

08

未来展望：2030年，RISC-V

将成汽车芯片“第三级”

行业普遍预测，RISC-V 在汽车领域的发展将分两个阶段：

• 短期（2025-2027 年）：主攻车身控制、电池管理等 "弱生态" 场景，替代 30% 的 ARM Cortex-M 系列 MCU，全球汽车 MCU 市场份额达 15%-20%；

• 长期（2028-2030 年）：随着高性能芯片与生态成熟，进入智能驾驶、智能座舱 "强生态" 领域，全球汽车 MCU 市场份额突破 30%，与 ARM、x86 形成三足鼎立格局，每 3 辆汽车中至少 1 辆搭载 RISC-V 芯片。

从全球市场看，2030 年 RISC-V SoC 出货量预计将达到 1618.1 亿颗，营收 927 亿美元，其中用于 AI 加速器的 RISC-V SoC 出货量将达 41 亿颗，营收 422 亿美元。Omdia 预测，2024 至 2030 年间汽车应用中的 RISC-V 处理器数量年增长率将达 66%，成为增速最快的应用领域。

对中国汽车产业而言，RISC-V 不仅是 "成本优化工具"，更是 "供应链安全与技术自主" 的战略选择 —— 通过开源架构打破 ARM 授权依赖，实现 "芯片 - 软件 - 整车" 全产业链自主可控。正如北京开源芯片研究院首席科学家包云岗指出："如果 RISC-V 仅用于原位替代 ARM，会埋没其真正的优势，没有将 RISC-V 开放性和可定制化的优势发挥出来"。这种优势的充分释放，将为汽车半导体 "换道超车" 提供历史性机遇。

09

结 语

RISC-V 不是传统架构的 "颠覆者"，而是智能汽车时代的 "创新者"。它以开源免费降低门槛，以模块化适配多样化需求，以低功耗契合新能源趋势，正在重塑汽车芯片的竞争规则。从英伟达 CUDA 生态移植到 Tenstorrent 的性能突破，从上海 3900 亿集成电路产业集群到沁恒微电子的持续盈利，产业正从技术验证迈向规模商用。尽管面临认证周期、生态完善等挑战，但随着全球巨头与中国力量的持续投入，RISC-V 终将从 "汽车芯片新玩家" 成长为 "核心参与者"，推动汽车向更安全、更智能、更自主可控的未来演进。在这场架构革命中，中国凭借完整产业链优势和商业化先发经验，正从生态追随者成长为全球规则制定的核心力量。

参考资料：

[3]https://www.bilibili.com/video/BV1uibbzpEYi/?vd_source=413c648c94462f7d61e4b4cf0840ec77

[6] https://project.chinabgao.com/info/2320.html

[11] https://www.silergy.com/news/newsview?id=1057