「RISC-V」はEmbeddedでマーケットシェアを握れるのか：RISC-V Day 2017 Tokyo（5/5 ページ）

2017年12月に開催された「RISC-V Day 2017 Tokyo」から、著者が注目した4つの講演を紹介する。

[大原 雄介，EE Times Japan]

Microsemiの講演

写真27：MicrosemiのSenior Technical Director, product architecture and planningのTed Speers氏。氏はまたRISC-V FoundationのBoardも務める

　4つ目に御紹介するのがMicrosemiのTed Speers氏（写真27）のセッションである。Microsemiはもともと、旧Actelの流れをくむIGLOO/ProASICシリーズから、そこにAnalog Componentを追加したMixed SignalのSmart Fusion、そして最近新しくミッドレンジ向けにPolarFireシリーズを追加している。

　現行製品は6K〜140K LUTという低コスト、低容量かつ小型のIGLOO2と、5K〜150K LUTにCortex-M3コア、それと各種I/F類を大量に装備したSmartFusion 2 SoC FPGA、そして100〜480K LUTと高速SerDesを持つPolarFireというラインアップである。

　さて、SmartFusion 2はCortex-M3を搭載しているが、これはHard Coreである。Soft Coreとしては、CoreABC（アセンブラしか無い、非常にシンプルな8bit CPU）、Core8051（8051互換）、Cortex-M1（RTLでの提供のため、一部の製品でしか使えない）がある程度であった。

　同社のProduct Catalogをみると他にPIC16互換のDRPIC166Xもラインアップされているが、これはMicroSemiの提供ではなく、ポーランドのDCD（Digital Core Design）が提供するものに見える。いずれにせよXilinxのMicroBlaze/PicoBlazeとかAltera（現Intel）のNIOS II、LatticeのMico32などに比べるとやや見劣りしていると判断したためだろうか、同社は2016年に早くもRISC-VをSoft Coreとして提供すると発表している（関連記事：「Microsemi、FPGA向けのRISC-V IPコアを提供へ」）。

　そのMicrosemi、最初に提供されたCORE_RISCV_AXI4に続き、Mi_V_RV32IMACシリーズを2017年11月に提供しており、間もなくMi_V_RV32IC_AHBの提供が予定されている（写真28）。当初の製品は10〜26K LUTを占有していて、PolarFireにはともかくIGLOO 2にはちょっと大きいものだったが、新しいMi_V_RV32IC_AHBだと4K LUTで実装できるから、IGLOO 2クラスでも安心して利用できる事になる。ベースがSiFiveのE31だから、SiFiveのE31と同程度の性能/MHzは期待できるし、E31用のOSとかミドルウェア、開発環境もほぼそのまま利用できるのが大きなメリットで、この時点で他の競合Soft Coreに比べて大きなアドバンテージを得た形だ（写真29）。同社によれば性能も良好（写真30）とする。もっとも、MicrosemiによるMarketing Target（写真31）は、ちょっと風呂敷を広げすぎという気もしなくはないが。

左＝写真28：ちなみに最初の3つのコアの実体はSiFiveのE31コアそのものである／右＝写真29：最初の3つのコアの構成。Mi-V_RV32IMACF_L1_AHBはこれにSingle PrecisionのFPUが追加される事になる（クリックで拡大）

左＝写真30：まぁSoft Coreで2 CoreMark/MHz出れば大したものだという気はする／右＝写真31：ArmをMobileのみに押し込めておくのはちょっと無理が無いだろうか？（クリックで拡大）

　ということで4つのセッションの内容をお届けしたところで、ちょっと筆者なりの分析というか感想を付け加えたいと思う。再び写真6に戻るが、現在のSoC内部に搭載される多様多種なコントローラーをRISC-Vでまとめることができるか？ というと、「いろいろ足りてないんじゃ？」というのが率直な意見である。

　現在のRISC-Vは、Minimum TargetをArmのCortex-M3とかM4に置いており、ISA自身もこの辺りを実現するのがMinimum Requirementと踏んでいる節が見受けられる。ところが実際には、特にSoCに含まれるコントローラーの場合、写真6にもあるようにDSPだったり、32bit未満のMCUだったり、あるいはVLIWタイプのアクセラレータだったりする。こうしたものを置き換えるには、RISC-VのISAはやや汎用の高性能向けに振れ過ぎている（もっと正確に言えば、Base Specificationがちょっと高機能より過ぎる）ように思われる。

　例えばDSPについてはAndesがDSP Extentionを大幅に強化した事を写真19で紹介しているが、逆にAudio DSPとかRadio DSPの場合このDSP Extentionとごく少数のBase Specificationの命令（Load/Storeと若干の制御命令）だけあれば良いように思う。あるいはDSPでもSIMDではなくVLIWタイプの実装だと、そもそもRISC-VのISAと相いれない（現在はCadenceに買収された、TensilicaのXtensaがこのタイプ）。

　また、今でも8〜16bitのMCUが依然として結構な割合を占めているのも事実である。特にSoCの内部のIPで使われるようなものでは、ダイのエリアサイズをぎりぎりまで詰めるために、8bit MCU IPが依然多く使われている。RISC-Vの圧縮命令でこれが代替できるか？ といわれると、ちょっと厳しいように見える。こうした用途向けだともちろんMacro Fusionの機能などはコアに搭載されないから、圧縮命令を使ってもまだコード密度は従来の8bit MCUより落ちるだろうし、それをカバーするために大きめのProgram Storage Area（EEPROMになるのかOTPになるのかFlashになるのかはケースバイケース）を必要とするのは、果たして受け入れられるだろうか？ と首を傾げざるを得ない。よくArmが"One size doesn't fit all"を口にする（彼らの意味は「1種類のコアで全てのマーケットに対応させるのは無理」）が、RISC-Vもこうした組み込みのローエンドにはちょっとFitしないんじゃないか？ という気がする。

　その一方でもう少し上のレベル、それこそCortex-M3以上のレベルでは、なかなか悪くないFeatureと、特に中国などでは魅力的なライセンス形態になっている。特にちょっとしたコントローラー向けで、従来だとx86とかArmのCortex-A5／A7／A9などを使っていた用途の代替には、特にライセンス料の関係で今後入ってゆく可能性があるだろう。

　結果として、まず従来のMIPSあるいはPowerPCベースの製品マーケットと、一部ArmのCortex-Aのマーケットを侵食してゆく可能性が高いと思う。Cortex-Mについては難しいが、例えば今回は名前が挙がっていないものの、RISC-V Foundationに加盟しているフランスのCortusは、既にAPS3VというRV32IベースのIPの提供を開始している。5〜7ステージのパイプラインと、わずか8642ゲート（+レジスタファイル）という小ささは、Cortex-M0に匹敵するレベルである。Armのエコシステムに乗る必要の無いユーザーにとって、これはなかなか魅力的なスペックである。なので、Armである必要はないがMCUは必要、という（今となってはややニッチな）ニーズが増えるようであれば、可能性は低くないだろう。

　RISC-Vの次の課題はセキュリティであろうかと思う。ArmのTrustZoneとか、最近MCU向けに提供を開始したPSAにあたるものを、現在のISAのスキームのまま（命令拡張だけで）実装できるのか、あるいはBase Instructionの変更が必要なのか。この辺りをまずは注視したいと思う。