芯片架構RISC-V崛起 生態(tài)建設尚在初期

　　RISC-V作為新興架構，以其精簡(jiǎn)的體量，或許在未來(lái)的IoT領(lǐng)域中能取得絕對優(yōu)勢。

　　近期A(yíng)RM的爭斗、收購事件持續在業(yè)界引發(fā)熱議，芯片設計領(lǐng)域的企業(yè)再次進(jìn)入到公眾視野。而與此同時(shí)，發(fā)展迅猛的ARM還面臨著(zhù)新晉者RISC-V架構的挑戰。

　　或者說(shuō)，芯片設計、芯片架構的高壁壘行業(yè)中，RISC-V這股新勢力正在快速崛起。尤其是近年來(lái)面對著(zhù)異構計算的趨勢，甚至有業(yè)內專(zhuān)家預測，未來(lái)X86、ARM、RISC-V有機會(huì )三分天下。

　　此處所說(shuō)的芯片架構便是指令集架構，處理器能識別的指令的集合就叫做指令集（ISA，Instruction Set Architecture）。通俗一點(diǎn)說(shuō)，指令集就像是一整套語(yǔ)言系統，CPU能夠讀懂并按照要求運行程序、硬件。而這套高效的語(yǔ)言規范，需要在設計CPU的時(shí)候都制定好。

　　發(fā)展至今，CPU主要有兩大指令集，復雜指令集（CISC）架構x86，精簡(jiǎn)指令集（RISC）架構陣營(yíng)有ARM、MIPS和RISC-V。而RISC-V正是基于“精簡(jiǎn)指令集”原則的第五代指令集架構，并且對外開(kāi)源，由于開(kāi)源、中立、精簡(jiǎn)的屬性，且不太受美國政策的影響，因此被不少?lài)乙暈閺澋莱?chē)的機會(huì )。

　　睿思芯科副總裁王衛告訴21世紀經(jīng)濟報道記者，David Patterson教授（他提出了精簡(jiǎn)指令集）的目標是把RISC-V做成硬件行業(yè)中的Linux，“現在大家接受程度也越來(lái)越高，但是一個(gè)RISC-V 逐漸發(fā)展的過(guò)程。今年在輿論的發(fā)聲上非常熱鬧，也是和地緣政治有關(guān)系，但從技術(shù)本身發(fā)展過(guò)程來(lái)講，還是需要時(shí)間積累?！?/p>

　　新生力量

　　當年的英特爾堅持研發(fā)復雜指令集，贏(yíng)得了勝利，現在也依然強大。但是不得不面對的現實(shí)是，精簡(jiǎn)指令集拿下了移動(dòng)端市場(chǎng)，幾乎90%以上的移動(dòng)處理器使用ARM架構，并且精簡(jiǎn)指令集在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域大有風(fēng)生水起之勢，包括后起之秀RISC-V。

　　根據公開(kāi)資料顯示，1979 年加州大學(xué)伯克利分校David Patterson 教授提出的精簡(jiǎn)指令集，其本質(zhì)是主張硬件專(zhuān)注于加速常用的程序指令，優(yōu)點(diǎn)是架構設計簡(jiǎn)單，且功耗面積低，非常適合手機和平板電腦等終端，但是一直無(wú)法和x86或者ARM進(jìn)行抗衡。

　　直到2010 年，加州大學(xué)伯克利分校的一個(gè)研究團隊想要為新項目選擇一個(gè)指令集，發(fā)現x86架構非常封閉，而ARM指令集授權費又十分昂貴，于是轉向RISC-IV，并和Patterson 教授一起改良，推出RISC-V，走完全開(kāi)源的模式。

　　TrendForce集邦咨詢(xún)分析師姚嘉洋告訴21世紀經(jīng)濟報道記者：“RISC-V的優(yōu)勢在于在指令集發(fā)展上以開(kāi)源方式為主，在RISC-V基本的指令集不變的情況下，任何人（或廠(chǎng)商）皆可以在基本的指令集上，進(jìn)一步建構屬于符合市場(chǎng)所需的指令集。由于開(kāi)源的關(guān)系，社群彼此之間可以交流互通有無(wú)，對于RISC-V社群形成更多貢獻，進(jìn)而有助于技術(shù)上的長(cháng)足發(fā)展?！?/p>

　　西南證券的研究報告指出，RISC-V雖然與ARM同屬于精簡(jiǎn)指令集架構，但因RISC-V是近年來(lái)才推出，沒(méi)有背負向后兼容的歷史包袱，架構短小精悍。相比于X86和ARM動(dòng)輒幾百數千頁(yè)，RISC-V的規范文檔僅有145頁(yè)，且“特權架構文檔”的篇幅也僅為91頁(yè)。

　　此外，RISC-V的中立性質(zhì)，也為其獲得更多擁護者。2015年，RISC-V基金會(huì )成立，目前基金會(huì )成員包括高通、英偉達、三星和谷歌、阿里、華為、華米等300多家全球企業(yè)。今年，由于對潛在貿易限制的擔憂(yōu)，總部位于美國的RISC-V基金會(huì )正式遷移至瑞士。王衛表示：“RISC-V基金會(huì )的成立，使其不會(huì )受制于某一兩家公司，是一個(gè)相對中立的平臺，包括基金會(huì )成員、物理位置都是在一個(gè)相對中立的環(huán)境下?！?/p>

　　生態(tài)初期

　　因此，國內外都有不少企業(yè)投入到RISC-V的生態(tài)當中。

　　國內來(lái)看，阿里巴巴旗下的中天微已經(jīng)推出支持 RISC-V第三代指令系統架構處理器 CK902，平頭哥推出了運用12納米工藝，搭載16個(gè)核心的RISC-V處理器玄鐵910；華米科技2017年啟動(dòng)RISC-V芯片研發(fā)計劃，2018年發(fā)布了基于RISC-V開(kāi)源指令集打造的可穿戴處理器黃山1號；睿思芯科的Pygmy是面向AIOT的RISC-V多核異構AI SOC，可應用于智能語(yǔ)音、智能玩具、機器人、工業(yè)視覺(jué)、可穿戴等應用場(chǎng)景。

　　王衛向記者表示，睿思芯科的芯片將在今年年底量產(chǎn)，“在我們的做法中，當需要AI加速的時(shí)候，有專(zhuān)門(mén)的做矩陣運算的CPU擴展指令集，直接就可以加速并行運算。這和外掛ASIC芯片的區別在于可編程性，作為CPU的一條命令，可以直接通過(guò)編譯器，不需要了解硬件結構。當然，特定場(chǎng)景下結合特定算法，會(huì )有最優(yōu)解，我們的產(chǎn)品面向終端、邊緣?！?/p>

　　但是目前RISC-V還在發(fā)展初期，這股新興力量的商業(yè)化仍在探索階段，在王衛看來(lái)：“主要的挑戰在于，CPU領(lǐng)域不是靠自己?jiǎn)未颡毝?，還需要更多生態(tài)環(huán)境的配合，包括編譯器、工具鏈等，需要更多的伙伴參與生態(tài)的建設，RISC-V早期產(chǎn)生和發(fā)展都是在國外，發(fā)展節奏里，國際協(xié)作是非常關(guān)鍵的。作為新的指令集，RISC-V現在在早期階段，生態(tài)環(huán)境不夠完整。在發(fā)展初期，主要是一些軟件生態(tài)環(huán)境的成熟性和豐富性，需要一定時(shí)間發(fā)展，但是在特定的邊緣應用領(lǐng)域對這個(gè)依賴(lài)度沒(méi)有那么高，發(fā)展的會(huì )更好一些?！?/p>

　　西南證券報告指出， 在半導體的歷史上，X86、ARM作為主流架構一直都占有著(zhù)很大的市場(chǎng)。隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的來(lái)臨，而RISC-V作為新興架構，以其精簡(jiǎn)的體量，或許在未來(lái)的IoT領(lǐng)域中能取得絕對的優(yōu)勢，其他的應用場(chǎng)景還包括手機、服務(wù)器、存儲等市場(chǎng)。

　　姚嘉洋向記者分析道：“商業(yè)化發(fā)展最為重要的關(guān)鍵，還是終端應用是否有意愿大量使用RISC-V架構的主流產(chǎn)品，例如智慧電表、智慧穿戴或是智能馬達控制。廣泛地講，這些產(chǎn)品都可被歸類(lèi)在互聯(lián)網(wǎng)（IoT）領(lǐng)域中，由于這個(gè)領(lǐng)域應用范圍極為多元，擁有相對較高客制化的需求，其實(shí)是RISC-V可以發(fā)揮其特色的舞臺。

　　另一方面，如EDA與晶圓代工業(yè)者，大多都與ARM陣營(yíng)有較為深厚的合作關(guān)系。若能取得EDA與晶圓代工業(yè)者的合作，在28與22nm制程方面能有突破性的進(jìn)展，以取得效能與成本上的優(yōu)勢，這將有機會(huì )取得一些芯片與OEM業(yè)者的青睞?！?/p>

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