剛剛結(jié)束的2023年2月，對于方寸微注定是一個極具里程碑意義的月份：方寸微歷時兩年研發(fā)的安全MPU芯片TIH64Vx690（下文簡稱T690）回片并成功點亮，這標志著方寸微“從安全擴展至通用”產(chǎn)品轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略取得階段性成果，同時也預示著國內(nèi)首顆基于RISC-V的安全MPU隆重登場。
一、關鍵詞：MPU、安全、RISC-V
MPU（Micro Processor Unit）中譯名微處理器，一般指具有較強計算能力、集成了較多硬件資源、可在片上運行Linux等富操作系統(tǒng)的芯片，在一些場合也被稱作SoC（System on Chip）。受益于豐富的片上軟硬件資源，MPU具有很強的通用性，可應用于多種場合，猶如瑞士軍刀一般。MPU研發(fā)周期較長，技術門檻較高，資金投入較大，市面上的產(chǎn)品多由一些國內(nèi)外大廠如NXP、Marvell、海思等基于ARM研制。近幾年也有國內(nèi)廠商開始研發(fā)基于RISC-V的MPU。
安全包含信息安全（Security）和功能安全（Safety）兩個維度，前者以密碼技術為底座保證數(shù)據(jù)的完整性、機密性、不可否認性，并衍生出一整套的安全體系，后者側(cè)重系統(tǒng)運行的穩(wěn)定可靠不出錯。國內(nèi)安全芯片呈現(xiàn)明顯的分立特征，表現(xiàn)之一是Security芯片無Safety，Safety芯片無Security，表現(xiàn)之二是芯片多為從器件，往往需搭配其他的主處理器AP方可形成完整的安全解決方案。
RISC-V近幾年大火，優(yōu)勢明顯，此處不再多言。T690開國產(chǎn)芯片之先河，將MPU、安全、RISC-V等關鍵詞進行了融合：首先，它是一顆具備較強通用性的MPU；其次，它內(nèi)置硬件組件保證信息安全及功能安全并與AP集成在一顆芯片內(nèi)；再次，選用全國產(chǎn)RISC-V核，且可運行Linux。除此之外，T690還能夠在某些領域以高性能MCU形態(tài)存在，作為對MPU形態(tài)的補充。
二、T690簡介
T690采用AMP雙核架構內(nèi)置國產(chǎn)64位RISC-V核，主核可運行Linux操作系統(tǒng)承接豐富的軟件生態(tài)，從核可運行Baremetal固件實現(xiàn)高實時性任務處理，主從核主頻默認均為800MHz，最高可達1GHz。芯片具備強信息安全屬性，內(nèi)置HSM提供極速的密碼運算與安全的數(shù)據(jù)存儲，符合國密二級及EAL5+要求；內(nèi)置PMP和IOPMP組件實現(xiàn)片上資源隔離及權限保護，提供TEE功能。芯片具備適度的功能安全屬性，通過內(nèi)存ECC、總線CRC、Lock-Step安全島等機制保證系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠。
T690支持PCIe3.0、USB3.0、SerDes等超高速串行通信接口。PCIe3.0支持EP和RC模式，且EP模式支持SR-IOV虛擬化；USB3.0支持主從模式；SerDes有效傳輸帶寬2.5Gbps，可直接驅(qū)動外部光模塊。以太網(wǎng)資源方面，T690支持2個千兆MAC、2個百兆MAC，片上集成1路千兆PHY，并支持網(wǎng)絡協(xié)議硬件加速功能。中低速外設接口資源方面，T690支持多路SDIO、USB2.0、UART、CAN、SPI、I2C、ISO7816、LCD、I2S、GPIO等中低速IO和ADC、DAC接口，滿足中低速通信、現(xiàn)場采集、現(xiàn)場控制等要求。
T690架構框圖
三、T690典型應用
T690搭載完善的軟件開發(fā)包（SDK）以供二次開發(fā)。SDK涵蓋Linux和Baremetal兩種軟件開發(fā)形態(tài)，開發(fā)者可以按需選擇部署Linux還是Baremetal，按需選擇部署至主核還是從核，按需選擇是否開啟軟件層面的異構雙核（主核Linux從核Baremetal）等。靈活部署的SDK保障了T690應用的多樣性，下圖是T690的一些典型應用場景。可以看出，MPU、安全、RISC-V這三大關鍵詞并不總是同時有效，這正是T690應用多樣性的直觀體現(xiàn)。
T690典型應用場景
以典型應用“工業(yè)控制網(wǎng)關”為例略加剖析，可以一窺T690如何在各應用場景中發(fā)揮作用。T690在網(wǎng)關中扮演核心處理器的角色，從核負責數(shù)據(jù)采集、實時控制，主核負責數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)加密、協(xié)議轉(zhuǎn)換、人機交互等。T690片內(nèi)資源豐富，甚至可以片內(nèi)自帶DDR，因此絕大多數(shù)戲份都在T690芯片內(nèi)部上演，電路板上僅需外接少許其他組件即可實現(xiàn)整機產(chǎn)品。
T690如何用于場景（本例為工業(yè)網(wǎng)關）
四、正式開跑
芯片點亮只是代表著階段性成果。點亮之后，方寸微研發(fā)團隊已經(jīng)馬不停蹄地對T690展開了全面的調(diào)測，保證芯片的功能指標、性能指標滿足設計要求。與此同時，開發(fā)板和SDK也正在緊鑼密鼓地進行優(yōu)化，beta版本預計3月底與廣大客戶見面。屆時，芯片的技術資料、軟件代碼等都會以完全開放的形式對開發(fā)者呈現(xiàn)。
T690，國內(nèi)第一顆支持Linux系統(tǒng)，面向高安全、高可靠場景的64位車規(guī)級AMP多核架構RISC-V安全MPU產(chǎn)品，現(xiàn)已正式向全球發(fā)售，可通過方寸微電子官方渠道咨詢、預定！
