來簡單理解一下RISC-V陣營領導廠商之一,晶心科。未來處理器CPU的架構可能會三分天下,一個是X86主導的電腦,伺服器晶片,一個是ARM架構主導的手機晶片,另一個是RISC-V架構。
晶心科是一家專業CPU IP供應商,致力於提供低功耗高效能CPU與周邊Platform IP,與必要之開發工具及軟體等,主要是以RISC-V處理器架構的IP公司。商品項目如下:
a. AndesCore™,是可組態 CPU 核心家族系列及其週邊重要 IP (Companion IP)。 AndesCore™ 由一系列高性能 32 位/64 位 CPU 內核系列組成,專門針對當今新興嵌入式應用的不同細分市場而設計。AndesCore 處理器基於符合 RISC-V 技術的 AndeStar™ V5 指令集架構 (ISA)。憑藉創新的電壓和頻率縮放協議以及低功耗內存結構,AndesCore™ CPU 系列提供優於市場上競爭性 32 位/64 位內核的高性能和能效。此外,AndesCore™ CPU 系列採用各種常用的低功耗設計技術來節省能源,並進一步允許 SoC 級電源管理來調節工作電壓和頻率,以獲得更好的能源/性能結果。
b. AndeSight™,是整合的軟體開發環境,是幫助軟/硬體開發、除錯之最佳化工具。AndeSight™ MCU版是一個基於AndesCore™核心的系統晶片軟體開發環境。 AndeSight™本身是一個基於Eclipse架構的整合開發環境,提供了一種有效率的方式來開發嵌入式應用的目標元件。
c. AndeStar™,32/64 位元混和指令集架構。AndeStar 是一個16-位元/32-位元混合長度的指令集架構。使用AndeStar 指令集可以達到最佳的系統效能,最小的程式碼,和最小的能量消耗。
d. AndeSoft™,在 AndesCore™執行的優化目標,包括系統軟體、驅動程式及中介媒體等。為了加速軟體開發流程,Andes進一步更提供了支援AndesCore™系列處理器的一整套軟體堆疊方案,其中包括了由即時作業系統、Linux內核與驅動程式、函式庫、中介軟體、應用程式框架等等項目。這套軟體堆疊方案,稱為AndeSoft™。使用者可依據需求來利用現有AndeSoft™的各種元件,將精力專注於打造能更快推出市場、更符合市場需求的產品。
e. AndeSentry™,安全防護架構,包含軟硬體的解決方案。
f. Custom Computing客製運算,依客戶需求提供高價值CPU IP設計、整合服務。
為了因應產品生命週期縮短與產品售價快速下滑等趨勢,廣泛運用既有技術、設計與智慧財產,以達到快速推出產品的目標,於是SoC與嵌入式系統技術相應而生。SoC是包含嵌入式處理器核心的一個複雜系統。此外依應用可有系統匯流排(Bus)、輸出入週邊 (Peripheral)、硬體加速器/電路(Hardwired accelerator/circuit),整合種種必要的數位、 混合模式、類比等硬體,再配合硬體抽象介面層(Hardware Abstraction Layer;HAL)、驅動與服務常式(Driver and Service Routine)、作業系統(Operating System)、中介軟體 (Middleware)、應用軟體(Application)等軟體堆疊部份,以構成最終應用的嵌入式系統。IC設計公司即應用SoC與嵌入式系統此兩種技術,達成進一步的產業分工,透過共同甚至是開放的介面規格,大量運用經過驗證的模組,加速導入新技術與新產品。
歷經多年產業發展與產品演進後,低階SoC產品雖仍使用8位元8051架構微控制器(Micro Controller Unit,MCU)或低位元數位訊號處理器(Digital Signal Processor,DSP)。但隨著任務複雜度提高,計算處理能力必須提升,以符合應用之功能擴增並提供網路連線功能,此市場區塊產品之處理器核心,已逐漸由32/64位元架構的微控制器所替代。目前主流的處理器核心除了ARM,MIPS,ARC 外,則是基於超過1000個會員的RISC-V國際聯盟所推廣的RISC-V開放架構所設計的處理器核心。這也是目前晶心科主推的第五代架構產品。一般市面上常見之處理器晶片,多使用於個人電腦系統,如Intel Core處理器或AMD處理器晶片。另一種形式的應用處理器(Application Processor,AP)則屬於嵌入式處理器即嵌入式系統的處理器核心,如Apple自行開發之A7-A13屬於ARM架構的處理器,其它還有如Qualcomm的Snapdragon,聯發科的Dimensity,三星的Exynos行動應用處理器 。
RISC-V架構是美國加州大學柏克萊分校所開發的開源指令集,目前由2015年成立的RISC-V Foundation (現為RISC-V International)主導後續架構的訂定及推廣。 目前RISC-V International超過1,000個會員遍佈全球。除x86架構主導PC/NB市場,ARM架構主導手機及行動裝置市場,精簡、可模組化、可擴充的RISC-V架構將會成為物聯網及其他消費性市場的主力架構,而在不久的未來亦有機會分食ARM在手機及Chrome Book的市場。晶心科技是RISC-V基金會的創始及首席會員,也是提供RISC-V處理器核心產品軟硬體解決方案的主要供應商之一。
目前全球嵌入式處理器市場,主要供應商有ARM、ARC、MIPS、SiFive 及晶心科。根據 IPnest的資料,最近年度嵌入式處理器核心營收的前三名為,ARM,ARC 及 MIPS。目前市面上 32/64位元嵌入式處理器矽智財主要的提供者為ARM (SoftBank)、ARC (Synopsys)、MIPS(Wave Computing)、SiFive及晶心科。處理器矽智財的專業技術包含創新的指令集架構、軟體矽智財(Soft IP)的設計、整合的發展環境、發展工具、操作系統及偵錯工具,需具備軟硬體整合的技術及資深的研發人才,進入門檻相當高,因而目前全世界能提供處理器矽智財的公司不到十家。
晶心科主要之產品為授權嵌入式處理器矽智財及相關的平台與服務,直接客戶為IC設計公司以及IC設計服務公司。亦有少數系統公司或品牌廠商擁有IC設計團隊或透過IC設計服務公司製作晶片,此類公司亦屬晶心科直接客戶。除此之外,晶心科以CPU為基礎針對特殊應用領域加速的架構趨勢及客製化的需求,成立特製運算事業處 (CCBU)。除了運用晶心科Andes Custom Extension的發展軟體COPILOT協助客戶客製化指令外,凡是客製化CPU,周邊IP的客製化以及特製功能IP均為其服務範圍,與標準CPU的產品及服務相輔相成。
晶心科近4年ROE為3%,1%,4%,2%。毛利率為100%,100%,100%,100%。資產負債率為15%,16%,4%,3%。2020年矽智財授權收入佔營業收入之54%、權利金收入佔27%、矽智財技術服務收入 (客製運算)佔11%、矽智財維護服務及其他收入佔8%。其中,晶心科技術權利金收入是指客戶使用晶心科授權之CPU IP,用以設計SoC IC,並於量產成功後,晶心科依銷售基礎計算之權利金。技術維護服務及其他收入係客戶每年支付維護費,以獲得CPU IP及開發工具 的更新。其他包含指AndeShape™整合性的硬體開發環境,包括開發平台及Platform IP等,用以幫助客戶快速開發SoC;主要銷售給客戶及大學,作為研究開發、晶片除錯或是教學使用。
2020年以銷售區域來看台灣佔營收43%,美國佔26%,中國佔25%,南韓佔4%...。從應用來說,前五大應用領域為AI人工智慧佔16%,Video&Audio佔16%,Sensing佔13%,IOT佔13%,MCU佔13%。以產品別來看,RISC-V佔46%,V3佔42%,Custom Computing佔12%。根據專長CPU技術市場分析專家的Linley Group統計資料的計算標準,估計2019年使用CPU IP的晶片全球總出貨量約為303億個,其中晶心科2019年出貨量為15億個的市場佔有率為4.95%。 2020 年公司出貨量為20億個,比2019年成長33%。預期2021年的市場佔有率可望持續攀升。
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