在半導(dǎo)體的歷史上，X86、ARM作為主流架構(gòu)一直都占有著很大的市場。隨著物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的來臨。

而RISC-V作為新興架構(gòu)，以其精簡的體量，或許在未來的IoT領(lǐng)域中能取得絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，其他的應(yīng)用場景還包括手機(jī)、服務(wù)器、存儲(chǔ)等市場。

完全開源是RISC-V的初衷也是關(guān)鍵特性

2020年，芯片產(chǎn)業(yè)對(duì)自主可控的迫切需求，對(duì)壟斷危機(jī)的擔(dān)憂，讓中國半導(dǎo)體從業(yè)者孜孜以求。

開源精神是 RISC-V 初衷，RISC-V的開發(fā)團(tuán)隊(duì)希望這是一個(gè)完全開放的指令架構(gòu)，可以為任何組織機(jī)構(gòu)和商業(yè)組織所使用。

越來越多的中國創(chuàng)業(yè)公司將目光投向RISC-V芯片的設(shè)計(jì)和開發(fā)，以期在物聯(lián)網(wǎng)、AI等新興市場取得突破性發(fā)展。

開源的特性讓RISC-V的使用并不會(huì)受到單一公司的綁定，因此也一度被認(rèn)為是我國實(shí)現(xiàn)芯片自主的希望。

如今，在芯片設(shè)計(jì)的核心環(huán)節(jié)就出現(xiàn)了這樣的機(jī)會(huì)，即利用完全開源開放，可被自由使用的指令集架構(gòu)RISC-V來設(shè)計(jì)處理器。

這一關(guān)鍵領(lǐng)域，長期以來都被x86架構(gòu)和ARM架構(gòu)主導(dǎo)，而RISC-V卻因其在物聯(lián)網(wǎng)、AI等新興市場的巨大發(fā)展?jié)摿Ρ灰暈锳RM的最強(qiáng)競爭對(duì)手。

RISC-V的核心特點(diǎn)

①完全開源：RISC-V是開源指令集架構(gòu)（ISA），與大多數(shù)指令集相比，RISC-V指令集可以自由地用于任何目的，允許任何人設(shè)計(jì)、制造和銷售RISC-V芯片和軟件。

②架構(gòu)簡單：RISC-V的規(guī)范文檔僅有145頁，這意味著使用RISC-V進(jìn)行軟硬件研發(fā)的工程師們能更容易上手，更快進(jìn)行開發(fā)驗(yàn)證，可以縮短芯片和軟件的研發(fā)周期、降低成本。

而在處理器領(lǐng)域的主流架構(gòu)的x86與ARM指令數(shù)目多、冗余嚴(yán)重、文檔數(shù)量龐大使得開發(fā)人員在x86與ARM在這些架構(gòu)上開發(fā)新的操作系統(tǒng)或者直接開發(fā)應(yīng)用門檻很高。

③模塊化設(shè)計(jì)：RISC-V還采用模塊化設(shè)計(jì)將其不同部分組織在一起，從而使得通過統(tǒng)一架構(gòu)滿足各種不同的應(yīng)用成為可能。

但ARM卻難以做到的模塊化兼容，其架構(gòu)中應(yīng)用操作系統(tǒng)、實(shí)時(shí)和嵌入式三個(gè)領(lǐng)域，彼此之間并不兼容。

RISC-V擁有的四大優(yōu)勢(shì)

①設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)：它降低了芯片研發(fā)門檻;

②技術(shù)上大家都是從零開始，沒有任何歷史包袱;

③市場優(yōu)勢(shì)，新的市場可以支持RISC-V發(fā)展;

④管理優(yōu)勢(shì)：現(xiàn)在沒有第二家企業(yè)能打敗RISC-V，同時(shí)也有利于規(guī)避其他發(fā)達(dá)國家的政策管制。

RISC-V受到中國廠商的大力擁抱

有能力購買Arm架構(gòu)授權(quán)的高端客戶，全球也不過十?dāng)?shù)家。

但基于RISC-V指令集的開源生態(tài)，企業(yè)可以根據(jù)應(yīng)用場景或是客戶的定制化需求，進(jìn)行指令集級(jí)別的深度優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)技術(shù)上不斷迭代。

RISC-V架構(gòu)下，企業(yè)無需支付高額的架構(gòu)授權(quán)費(fèi)用，就可以進(jìn)行定制優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)完全自主可控。

RISC-V在中國的成功，與我國芯片研發(fā)受制于人的現(xiàn)狀不無關(guān)系。

基于開源的RISC-V，做出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的芯片，培養(yǎng)相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，對(duì)于中國半導(dǎo)體來說無疑是沙漠中的一股清泉。

尤其是在政治環(huán)境不明朗的情況下，全球90%以上的服務(wù)器芯片市場都建立在英特爾的x86架構(gòu)上。

而ARM已經(jīng)被日本軟銀收購，雖然可以買到IP授權(quán)，但缺少了設(shè)計(jì)CPU的核心能力，授權(quán)基礎(chǔ)上的產(chǎn)業(yè)能否長期穩(wěn)固，也是一道未解之謎。

而RISC-V指令集本身不是商品，自然也就更少爭議。

除了政策上的風(fēng)險(xiǎn)之外，中國如火如荼的AI建設(shè)，也進(jìn)一步驅(qū)使國內(nèi)廠商擁抱RISC-V。

比如智能音箱、智能家居等更需要邊緣計(jì)算能力支撐的AI硬件，對(duì)架構(gòu)的靈活性要求也更高，需要不斷根據(jù)市場和技術(shù)的變化來進(jìn)行調(diào)整。

全球/國內(nèi)RISC-V產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況

Semico Research 預(yù)計(jì)到 2025 年，采用 RISC-V 架構(gòu)的芯片數(shù)量將增至 624 億顆，2018 年至 2025 年復(fù)合增長率高達(dá) 146%。

根據(jù)Tractica的預(yù)測(cè)，基于RISC-V的IP和軟件工具的全球收入將在2025年增加到11億美元，高于2018年的5200萬美元。

比如西部數(shù)據(jù)還宣布計(jì)劃將高達(dá)每年20億顆的芯片轉(zhuǎn)向RISC-V架構(gòu);

英偉達(dá)也公開了其在RISC-V方面的研究，指出了在深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（DNN）中應(yīng)用RISC-V指令集的可能性;

三星也披露了將推出多款采用RISC-V內(nèi)核架構(gòu)的芯片;

另外，Google、三星和高通在內(nèi)的約 80 家公司將聯(lián)合為自動(dòng)駕駛汽車等應(yīng)用開發(fā)新的 RISC-V 芯片設(shè)計(jì);

GreenWaves推出了基于RISC-V開源處理器架構(gòu)的低功率AI物聯(lián)網(wǎng)（IoT）應(yīng)用處理器。

2014年，芯啟科技開始涉足了RISC-V領(lǐng)域，并在接下來的幾年中，陸續(xù)推出了SAR-T6系列、SAR-D9系列和TNA-300系列產(chǎn)品。

2018年4月，晶心科技推出了第一代基于RISC-V架構(gòu)的AndeStar V5，成為了第一個(gè)采用 RISC-V的主流CPU IP公司。

2018年9月，華米公司發(fā)布了號(hào)稱全球智能穿戴領(lǐng)域第一顆基于RISC-V的人工智能芯片——黃山1號(hào)。

2018年9月，飛利信以RISV-V指令集為核心的自主可控MCU芯片研發(fā)完成基礎(chǔ)測(cè)試工作。

2018年10月，中國 RISC-V產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟在上海正式成立，芯原微電子擔(dān)任聯(lián)盟首任理事長單位，君正、晶心、芯來、致象爾微擔(dān)任副理事長單位，截止 2019 年底，聯(lián)盟已有 130 余家會(huì)員單位。

2018年11月，睿思芯科發(fā)布了一款基于64位RISC-V指令集的AI芯片——Pygmy。據(jù)悉，Pygmy可應(yīng)用于各種物聯(lián)網(wǎng)終端AI inference場景。

2019年7月，平頭哥正式發(fā)布玄鐵910（XuanTie910），稱玄鐵910目前業(yè)界性能最強(qiáng)的一款RISC-V處理器。

2019年兆易創(chuàng)新發(fā)布了GD32VF103系列RISC-V，采用了全新的基于開源指令集架構(gòu)RISC-V的Bumblebee處理器內(nèi)核，由兆易創(chuàng)新與中國RISC-V處理器內(nèi)核IP和解決方案商芯來科技聯(lián)合開發(fā)。

晶心科技又于2020年1月推出了AndesCore？ 27系列處理器核心，該系列成為RISC-V指令集架構(gòu)中領(lǐng)先支持向量擴(kuò)展架構(gòu)（RISC-V V-extension）的處理器。

2020年9月28日，賽昉科技發(fā)布了一款基于RISC-V的人工智能視覺處理平臺(tái)驚鴻7100;隨后的12月，發(fā)布了基于RISC-V的處理器內(nèi)核天樞系列處理器。

開源架構(gòu)≠商業(yè)成功

開源還是閉源，并不是改變競爭格局的關(guān)鍵性因素，只有商業(yè)上的成功，才是改變競爭格局的關(guān)鍵。

商業(yè)化發(fā)展最為重要的關(guān)鍵，還是終端應(yīng)用是否有意愿大量使用RISC-V架構(gòu)的主流產(chǎn)品，例如智慧電表、智慧穿戴或是智能馬達(dá)控制。

RISC-V在關(guān)鍵的生態(tài)系統(tǒng)問題上，有人認(rèn)為相比Arm、x86這類生態(tài)已經(jīng)十分成熟的商業(yè)架構(gòu)，RISC-V的生態(tài)系統(tǒng)仍顯脆弱;

但也有人認(rèn)為在RISC-V最擅長的AIoT領(lǐng)域，生態(tài)鏈比較短，搭建起來其實(shí)容易的多。

生態(tài)的成熟并不是一蹴而就的，需要一個(gè)漫長的生態(tài)鏈培育過程。

RISC-V相對(duì)于其他老牌的處理器架構(gòu)來說，從規(guī)范正式發(fā)布至今盡管只有5-6年的歷史。

軟件層面支持力度的繼續(xù)加大，被普遍視作RISC-V生態(tài)系統(tǒng)搭建過程中的重大利好消息。

比如實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)FreeRTOS/RT-Thread、Linux操作系統(tǒng)Fedora/Debian、編譯器IAR/卡姆派樂、調(diào)試器Lauterbach/SEGGER等都開始全面兼容并支持RISC-V。

然而需要正視的是，在手機(jī)、桌面、平板、工控等領(lǐng)域，RISC-V獲得的軟件支持力度仍然較為欠缺。

只是，RISC-V是指令集開源，各個(gè)公司想要設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的話還是要自己出錢，而選擇RISC-V最大的優(yōu)勢(shì)就是能夠讓過去那些無效的提高性能的方法得以實(shí)現(xiàn)。

而開源指令集方面，有MIPS與RISC-V較為相似，但也存在難以彌補(bǔ)的不足。

此外，成本優(yōu)勢(shì)很難成為其與ARM競爭的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)殡m然RISC-V核心指令集是免費(fèi)的，但從設(shè)計(jì)工具、周邊IP到制造服務(wù)等，沒有一項(xiàng)是免費(fèi)的。

結(jié)尾：

如果說x86時(shí)代WinTel拼殺的是PC和服務(wù)器，ARM+安卓爭奪的是智能手機(jī)的江山，那么RISC-V與中國產(chǎn)業(yè)的擁抱將以AIoT為粘合劑。

RISC-V是本土集成電路產(chǎn)業(yè)振興的最后一個(gè)時(shí)間窗口，是處理器產(chǎn)業(yè)最后也是最好的機(jī)會(huì)。

在目前的國際形勢(shì)下，發(fā)力RISC-V更有其特殊意義。盡管在中美貿(mào)易話題下，國產(chǎn)替代的話題日益突出，但RISC-V究其根本只是指令集，從指令集到完整設(shè)計(jì)，仍有一條長路要走。

責(zé)任編輯：xj