RISC-V急需在自主IP與商業(yè)可持續基礎上尋求破局

RISC-V是硬件領(lǐng)域最近幾年非?；鸨脑?huà)題，聚焦在它身上的兩個(gè)重量級關(guān)鍵詞分別是開(kāi)源處理器架構和免費。不過(guò)相比于沸沸揚揚的輿論關(guān)注，在技術(shù)和產(chǎn)品方面更需要考慮的是未來(lái)的商用前景。

畢竟開(kāi)源軟件的影響力和產(chǎn)業(yè)破壞力早就深入人心，看看GitHub的火爆和Linux的廣泛應用。但硬件畢竟不是軟件，軟件可以有諸多方式為開(kāi)發(fā)者實(shí)現盈利，甚至也許開(kāi)發(fā)者只需要“社區留名”都足夠支持他們全情投入開(kāi)發(fā)，但硬件要盈利似乎只有“自古華山一條路”，那就是大量出貨。這點(diǎn)從開(kāi)源硬件的概念流行了十幾年卻始終缺少爆款應用就能感受出軟件和硬件盈利的區別，不管是Arduino還是樹(shù)莓派，都是靠著(zhù)龐大的銷(xiāo)量才被人廣泛推崇。

盈利是每個(gè)開(kāi)發(fā)者選擇RISC-V作為架構設計處理器的基本出發(fā)點(diǎn)，對RISC-V產(chǎn)業(yè)鏈的參與企業(yè)來(lái)說(shuō)，首要任務(wù)是把應用市場(chǎng)做大以提升出貨量，雖然RISC-V架構產(chǎn)品已經(jīng)出貨超百億，但現在從RISC-V產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)現盈利的還是鳳毛麟角。這也是RISC-V產(chǎn)業(yè)鏈比較尷尬的現狀。究其原因，相比于開(kāi)源軟件的即用性和短鏈條，開(kāi)源架構并不能直接被芯片設計者免費使用，這并不是否定它的開(kāi)源架構特性，因為從架構到芯片中間還需要多個(gè)環(huán)節的商業(yè)化進(jìn)程，才能確保最終芯片可以具有商業(yè)價(jià)值。完善RISC-V產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節，讓開(kāi)源架構真正滿(mǎn)足商用芯片的要求，就成為RISC-V架構從口碑走向銷(xiāo)量的關(guān)鍵節點(diǎn)。作為全球最活躍的RISC-V市場(chǎng)，中國廠(chǎng)商需要在RISC-V內核商業(yè)化進(jìn)程的產(chǎn)業(yè)鏈節點(diǎn)塑造環(huán)節處于領(lǐng)先位置。

從處理器架構到處理器IP內核是第一個(gè)商用進(jìn)程節點(diǎn)，開(kāi)發(fā)軟件和工具集是第二個(gè)商用進(jìn)程節點(diǎn)。這兩個(gè)商用進(jìn)程節點(diǎn)正是曾經(jīng)MIPS和Arm兩個(gè)RISC指令集應用最廣泛架構IP的成功基礎。雖然是開(kāi)源架構，但未來(lái)RISC-V領(lǐng)域同樣需要幾家類(lèi)似于現在A(yíng)rm這樣的角色來(lái)推動(dòng)整個(gè)RISC-V生態(tài)的穩定發(fā)展。畢竟RISC-V生態(tài)的繁榮，對于每一家致力于提供RISC-V架構芯片的企業(yè)來(lái)說(shuō)都是利大于弊的局面，而要實(shí)現一個(gè)廣泛應用的處理器生態(tài)，僅僅靠一個(gè)開(kāi)源架構和開(kāi)源組織是不夠的，一款現階段商用微處理器或處理器涉及的研發(fā)、工具、流片封裝和測試驗證等費用就是千萬(wàn)美元級別起步的投入，這種情況下架構到內核過(guò)程有一點(diǎn)問(wèn)題可能導致全部投入打水漂。

首先明確一點(diǎn)是，因為開(kāi)源架構只是開(kāi)源指令集這些東西，成熟的處理器IP核包括的可不止指令集，相比于目前市場(chǎng)上能夠成熟商用的類(lèi)似Arm內核的這樣的成熟商用IP還需要在開(kāi)源指令集的基礎上通過(guò)二次開(kāi)發(fā)形成一個(gè)處理器內核的完整方案。這個(gè)商用化進(jìn)程需要非常強的設計能力和產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)調溝通能力，一個(gè)最典型的標準就是你的處理器IP是否可以被客戶(hù)直接拿去代工廠(chǎng)生產(chǎn)。套用到Arm的商業(yè)模式，這部分就相當于拿到Arm架構授權開(kāi)發(fā)處理器的那些客戶(hù)。用個(gè)形象例子來(lái)對比，免費的RISC-V開(kāi)源指令集相當于一個(gè)家具的圖紙，距離家具還有很長(cháng)的距離。那么現在市面上的Arm核IP就相當于待安裝的各個(gè)家具模塊，設計者只需要將家具模塊按一定要求進(jìn)行搭配就可以組建成功，從圖紙到家具拼裝前的模塊同樣需要家具工廠(chǎng)的設計和生產(chǎn)。針對Arm架構現在的開(kāi)發(fā)情況，除了部分服務(wù)器處理器廠(chǎng)商和蘋(píng)果之外，在移動(dòng)端和物聯(lián)網(wǎng)應用的處理器廠(chǎng)商已經(jīng)不得不選擇公版Arm核基礎上直接開(kāi)發(fā)了，沒(méi)辦法Arm的TCS和Neoverse CSS的性能提升速度似乎遠超自行開(kāi)發(fā)架構的客戶(hù)們。因此，除非是擁有強大的處理器設計和生產(chǎn)協(xié)調能力的廠(chǎng)商，大部分RISC-V的用戶(hù)必然只能選擇成熟的商用內核，因為這種商業(yè)模式才是最容易實(shí)現整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值最大化的模式，更是能夠簡(jiǎn)化RISC-V進(jìn)程的最佳商業(yè)生態(tài)。目前國內主要的幾個(gè)RISC-V內核供應商包括玄鐵、賽昉和芯來(lái)等，國際上也有不少廠(chǎng)商提供RISC-V商用級內核的企業(yè)。在這些企業(yè)研發(fā)過(guò)程中，將架構內核化的廠(chǎng)商看似沒(méi)有任何實(shí)際硬件的交付，但他們完成了RISC-V芯片設計過(guò)程的一大半任務(wù)。這意味著(zhù)開(kāi)源架構并不等于免費使用的架構，只不過(guò)不會(huì )有人追溯你的RISC-V內核IP供應商的版權問(wèn)題罷了，比如你從玄鐵這里買(mǎi)到的RISC-V內核IP不用再擔心遇到內核相關(guān)的IP糾紛。

很多人可能會(huì )看輕這一步的價(jià)值，或者因為這個(gè)環(huán)節讓RISC-V不再免費而唾棄其讓RISC-V失去了開(kāi)源架構的活力。還是那句話(huà)，硬件就是硬件，跟開(kāi)源軟件是兩個(gè)完全不同的概念。如果沒(méi)有這些從架構到內核廠(chǎng)商的努力，那估計RISC-V架構將會(huì )是極少數擁有超強設計能力巨頭們的禁臠。就像Arm架構如果沒(méi)有成熟的內核提供，現在99.9%的Arm核用戶(hù)都沒(méi)能力將Arm架構直接設計成處理器產(chǎn)品，Arm生態(tài)估計也早就枯萎了。還需要考慮的是處理器安全問(wèn)題，硬件安全一直是凌駕在軟件安全之上更貼近最終安全的功能，商用芯片在設計之初不可能忽視內核安全問(wèn)題。內核IP廠(chǎng)商提供的商用IP都是解決了最基本的硬件安全問(wèn)題，這種成熟的商用IP模式是RISC-V內核快速普及的最理想選擇。

成熟商用IP內核之后要解決的問(wèn)題是生態(tài)和開(kāi)發(fā)工具問(wèn)題，生態(tài)系統的搭建，是當下硬件市場(chǎng)最好的推廣方式，同時(shí)也是最直接的護城河。RISC-V內核本身的性能可以根據實(shí)際需要有彈性的開(kāi)發(fā)，類(lèi)似于同樣基于A(yíng)rm的V8架構，既可以開(kāi)發(fā)出M23這樣的低功耗內核，也可以開(kāi)發(fā)出A77這種媲美桌面處理器的大核。因此，對RISC-V來(lái)說(shuō)，最大的優(yōu)勢就是可以實(shí)現從硬件架構層面滿(mǎn)足廣泛的應用需求，從而構建一個(gè)從云到端的硬件生態(tài)，進(jìn)而衍生到類(lèi)似的開(kāi)發(fā)軟件生態(tài)。只不過(guò)，相比于擁有成熟運作公司的Arm架構，RISC-V雖然有基金會(huì )和各種開(kāi)源組織在貢獻生態(tài)開(kāi)發(fā)資源，但系統性的各類(lèi)開(kāi)發(fā)工具依然是RISC-V現在的短板，這帶來(lái)的結果就是雖然號稱(chēng)百億出貨量，但實(shí)際上七成RISC-V產(chǎn)品都是面向定制化應用開(kāi)發(fā)即交給系統級廠(chǎng)商的芯片設計公司（團隊）或特定應用領(lǐng)域，并不能作為完全通用的產(chǎn)品提供給第三方開(kāi)發(fā)者，這一點(diǎn)倒是很像開(kāi)源應用的先鋒Linux。

因此，RISC-V在擁有多家成熟的IP內核提供商之后就需要各個(gè)廠(chǎng)商共同努力去完善整個(gè)生態(tài)的開(kāi)發(fā)工具鏈，這方面反倒是開(kāi)源架構最值得利用的優(yōu)勢。不光借助商業(yè)公司貢獻的軟件和開(kāi)發(fā)工具，更可以充分發(fā)揮開(kāi)源社區和開(kāi)發(fā)者的積極性和榮譽(yù)感，只是這個(gè)過(guò)程需要更好地引導和嚴格的準入規則，避免一些開(kāi)發(fā)工具拖累整個(gè)生態(tài)的后腿。商業(yè)可持續性與優(yōu)秀的生態(tài)系統和開(kāi)發(fā)工具是相輔相成的，特別是對很多開(kāi)源開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，充分的商業(yè)應用前景和應用未來(lái)是他們開(kāi)發(fā)優(yōu)秀軟件工具的最佳動(dòng)力源泉，而優(yōu)秀的開(kāi)發(fā)工具又是RISC-V擴大應用范圍的最好助力，開(kāi)源架構恰好能夠給所有開(kāi)發(fā)者了解最基礎硬件邏輯的平等機會(huì )，這也是RISC-V架構應用前景被廣泛看好最重要的優(yōu)勢。