RISC-V指令集架構(gòu)是第五代精簡指令集，核心設(shè)計思路是精簡的技術(shù)風(fēng)格和開放的商業(yè)模式,相較于 X86 和 ARM 指令集架構(gòu)，RISC-V 在設(shè)計過程中充分考慮了小型、快速、低功耗的需求，運行效率大幅提升, 在成本和靈活性上的優(yōu)勢更為明顯。

參照采用開源模式的 Android 在移動終端領(lǐng)域的成功，RISC-V架構(gòu)的特點使其同樣具備相對競爭優(yōu)勢，但 RISC-V并非是第一個采用開源模式的指令集架構(gòu)，但是我們認為 RISC-V 架構(gòu)的發(fā)展擁有之前的開源指令集所不具備的歷史機遇：

一是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用興起，二是半導(dǎo)體國產(chǎn)化進程加速。

從產(chǎn)業(yè)鏈上下游的情況來看，我國廠商在芯片 IP 開發(fā)環(huán)節(jié)、芯片設(shè)計環(huán)節(jié)以及終端品牌和平臺環(huán)節(jié)均已有所布局。

上下游主要廠商的布局情況反映了產(chǎn)業(yè)鏈從底層到終端構(gòu)建 RISC-V 生態(tài)的發(fā)展思路，從物聯(lián)網(wǎng)、AI 的興起和我國芯片設(shè)計的自主性需求方面來看，RISC-V具備廣闊的發(fā)展空間和成為全球主流架構(gòu)之一的基礎(chǔ)。

1、RISC-V 生態(tài)發(fā)展態(tài)勢及國內(nèi)廠商的多維布局

1.1、X86 和 Arm 之后的新勢力

CISC（Complex Instruction Set Computers，復(fù)雜指令集計算集）和 RISC（Reduced Instruction Set Computers，精簡指令集計算集）是兩大類主流的 CPU 指令集類型，其中，CISC 以 Intel 和 AMD 的 X86 CPU 為代表，RISC 以 ARM 和 IBM Power 為代表。RISC的設(shè)計初衷是針對 CISC 指令集復(fù)雜的弊端，把經(jīng)常使用的指令集合成核心指令，以保證其簡單高效，對不常用的功能，通過組合指令來完成，總體上降低了指令集的復(fù)雜程度。

RISC-V 指令集架構(gòu)是由加州大學(xué)伯克利分校的研究團隊于 2010 年設(shè)計開發(fā)的第五代精簡指令集，核心設(shè)計思路是精簡的技術(shù)風(fēng)格和開放的商業(yè)模式。相較于 X86 和 ARM指令集架構(gòu)長達數(shù)千頁的架構(gòu)篇幅，RISC-V 在設(shè)計過程中充分考慮了小型、快速、低功耗的需求，不針對特定架構(gòu)做單獨設(shè)計，同時規(guī)避了現(xiàn)代計算機體系結(jié)構(gòu)中現(xiàn)存的漏洞。

從架構(gòu)的簡易性上看，RISC-V 采用簡潔指令集實現(xiàn)主要功能，降低對特定架構(gòu)的指令設(shè)計，因此目前的RISC-V從架構(gòu)文檔篇幅和指令數(shù)量上均大幅小于X86和 ARM架構(gòu)，由其構(gòu)建的 CPU 在運行效率方面存在較大優(yōu)勢。但是，同為精簡指令集的 ARM 架構(gòu)經(jīng)過多年發(fā)展，其指令數(shù)和架構(gòu)文檔篇幅不斷擴充，目前 RISC-V 生態(tài)建立僅有 5 年時間，伴隨著生態(tài)的日益完善，其復(fù)雜度也將明顯提升，短期看其簡潔性仍大幅優(yōu)于 X86 和 ARM 架構(gòu)。

除了運行效率的優(yōu)勢外，RISC-V 架構(gòu)在成本和靈活性上的優(yōu)勢更為明顯。不同于ARM 架構(gòu)高額的授權(quán)費用，RISC-V 具有開源免費的開發(fā)工具和開發(fā)環(huán)境，允許任何用戶自由修改、擴展。同時，RISC-V 的模塊化架構(gòu)使得其具有高度靈活性和可定制特點，用戶能夠通過一套架構(gòu)實現(xiàn)不同的應(yīng)用。參照采用開源模式的 Android 在移動終端領(lǐng)域的成功，RISC-V 架構(gòu)簡潔、高效、免費、開放的特點使其同樣具備相對競爭優(yōu)勢，彼時的 Android 系統(tǒng)在面對封閉的塞班系統(tǒng)時，利用其開源特性借助智能手機的興起成為接下來十余年移動終端主要 OS 之一。

但是，RISC-V 并非是第一個采用開源模式的指令集架構(gòu)，早于 RISC-V 架構(gòu)的 Sparc、Power、MIPS 等均未能取得成功，但是我們認為 RISC-V架構(gòu)的發(fā)展擁有之前的開源指令集所不具備的歷史機遇，使其有望成為繼 X86 和 ARM架構(gòu)之后的全球第三大主流指令集架構(gòu)。

1.2、RISC-V 發(fā)展的歷史機遇

一是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用興起。正如 Android 系統(tǒng)的成功不僅僅是由于其開源的特性，更離不開智能手機的興起。從電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的規(guī)律上看，下游終端的興起必然為上游產(chǎn)業(yè)鏈打開增長空間，在谷歌的推動下，Android 系統(tǒng)在發(fā)展初期得到了摩托羅拉、三星、HTC、索尼愛立信等眾多手機品牌廠商的支持，同時，上游手機芯片廠商和移動運營商也加入Android 系統(tǒng)的建設(shè)。當(dāng)前時點，物聯(lián)網(wǎng)的興起也將為指令集架構(gòu)在內(nèi)的上游產(chǎn)業(yè)鏈提供新的成長土壤：

從市場空間層面看，根據(jù)全球移動通信系統(tǒng)協(xié)會的數(shù)據(jù)，2019 年，全球物聯(lián)網(wǎng)總連接數(shù)達到 120 億，預(yù)計到 2025 年，全球物聯(lián)網(wǎng)總連接數(shù)將達到 246 億，年復(fù)合增速約為 16%，預(yù)計全球物聯(lián)網(wǎng)收入從 2019 年的 3430 億美元，增長到 2025 年的 1.1萬億美元，復(fù)合增速約為 27%；

從技術(shù)特點層面看，相較于現(xiàn)有架構(gòu)的通用性要求，物聯(lián)網(wǎng)更強調(diào)靈活性和多樣性，這與 RISC-V 開源、可模塊化、可擴展的特性高度契合，RISC-V 能夠憑借其特性使得物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)揮出靈活、低功耗的特點進而降低成本，這也為物聯(lián)網(wǎng)的快速興起創(chuàng)造了有利條件。

二是半導(dǎo)體國產(chǎn)化進程加速。目前，主流的指令集架構(gòu) X86 和 ARM 架構(gòu)版權(quán)分屬于美國英特爾和日本軟銀，隨著美國對我國科技企業(yè)限制的手段和力度強化，無論是封閉的 X86 架構(gòu)還是授權(quán)模式的 ARM 架構(gòu)，都存在被限制使用的風(fēng)險。ARM 架構(gòu)中國授權(quán)客戶超過 150 家，95%的國產(chǎn) SoC 都是基于 ARM 架構(gòu)技術(shù)開發(fā)，華為亦是 ARM 主要客戶之一，雖然華為已經(jīng)獲得了 ARM v8 永久授權(quán)，但在美國針對華為的限制措施下無法獲得升級架構(gòu)版本，長期來看仍然存在被限制或斷供的風(fēng)險。由于 RISC-V 的開源特性以及其逐漸被全球主流廠商接受認可，使得我國芯片廠商通過 RISC-V 架構(gòu)實現(xiàn)部分領(lǐng)域的技術(shù)自主性具備可行性。

總體來看，下游物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的快速發(fā)展和國產(chǎn)芯片設(shè)計的自主性需求使得 RISC-V 架構(gòu)的發(fā)展具備了之前的開源性架構(gòu)所不具備的發(fā)展機遇，物聯(lián)網(wǎng)市場是全球性而非地域性，其市場空間能夠推動 RISC-V 架構(gòu)創(chuàng)造國際客戶需求，打開市場上限，同時，中國芯片市場的獨特性推動 RISC-V 架構(gòu)的發(fā)展也具備必要性和緊迫性，因此，我們從時間和空間上看，從下游和上游的需求端看，RISC-V 架構(gòu)具備了復(fù)制 Android 系統(tǒng)發(fā)展路徑的可能性。

1.3、上下游廠商在 RISC-V 領(lǐng)域的多維布局

從 2015 年全球 RISC-V 基金會設(shè)立到 2018 年中國 RISC-V 產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立，進幾年，RISC-V 基金會成員數(shù)量持續(xù)增加，截至 2019 年底已有近 300 家公司加入，谷歌、華為、英偉達、高通、三星、IBM 等全球一線廠商均在會員行列當(dāng)中，其在各細分領(lǐng)域的話語權(quán)對于 RISC-V 的推廣具有重要的引領(lǐng)作用。

從產(chǎn)業(yè)鏈上下游的情況來看，我國廠商在各個環(huán)節(jié)均已有所布局。

芯片 IP 設(shè)計開發(fā)公司方面，芯原股份是全球第七、國內(nèi)第一的 IP 設(shè)計供應(yīng)商，公司是中國 RISC-V 產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟首任理事長單位，公司面向云計算、智能物聯(lián)網(wǎng)以及 AI 等領(lǐng)域進行 RISC-V 的指令集進行研發(fā)布局，目前基于 RISC-V 架構(gòu)的 MCU 處在研發(fā)階段，逐步完善物聯(lián)網(wǎng)芯片 IP 產(chǎn)品的積累和布局。芯來科技則是專注于 RISC-V 架構(gòu)的處理器內(nèi)核 IP 開發(fā)及商業(yè)化，基于 RISC-V 架構(gòu)研發(fā)用于適用物聯(lián)網(wǎng)、AI、工控等應(yīng)用場景的通用處理器、AI 處理器等，公司前后相繼獲得芯原股份、晶晨股份、小米的股權(quán)投資。阿里巴巴旗下半導(dǎo)體公司平頭哥已發(fā)布多款基于 RISC-V 架構(gòu)的處理器 IP“玄鐵系列”，從布局的方向上看，阿里希望開放玄鐵 IP 核平臺，吸引眾多開發(fā)者進行芯片設(shè)計和開發(fā)，配合阿里構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)。

芯片設(shè)計公司方面，兆易創(chuàng)新于去年率先將 RISC-V 架構(gòu)引入 MCU 領(lǐng)域，推出全球首個基于 RISC-V 內(nèi)核的 GD32V 系列 32 位通用 MCU 產(chǎn)品，其中 IP 核由兆易創(chuàng)新與芯來科技共同研發(fā)。全志科技與阿里平頭哥合作，基于玄鐵平臺開發(fā)通用算力 SoC 芯片，面向物聯(lián)網(wǎng)、智能家居、工業(yè)控制等領(lǐng)域。此外，樂鑫科技、北京君正等芯片設(shè)計公司也在進行基于 RISC-V 架構(gòu)的芯片研發(fā)。

終端品牌及平臺公司方面，華為、小米、阿里都在進行 RISC-V 生態(tài)的布局。小米生態(tài)鏈公司華米科技已于 2018 年發(fā)布了全球首款基于 RISC-V 架構(gòu)的可穿戴處理器；從阿里的投資和合作情況看，亦希望打通 RISC-V 生態(tài)的上下游服務(wù)于自身的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)；華為已成為 RISC-V 基金會成員，出于供應(yīng)鏈安全性考慮，也在進行相關(guān)芯片產(chǎn)品的研發(fā)。

總體來看，上下游主要廠商的布局情況反映了產(chǎn)業(yè)鏈從底層到終端構(gòu)建 RISC-V 生態(tài)的發(fā)展思路，從 X86 和 ARM 架構(gòu)的發(fā)展規(guī)律看，新興架構(gòu)的發(fā)展需要生態(tài)提供成長環(huán)境，對于 RISC-V 而言，目前的生態(tài)缺失是限制其快速發(fā)展的瓶頸之一，但從物聯(lián)網(wǎng)、AI 的興起和我國芯片設(shè)計的自主性需求方面來看，RISC-V 具備廣闊的發(fā)展空間和成為全球主流架構(gòu)之一的基礎(chǔ)。建議關(guān)注國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈芯原股份、兆易創(chuàng)新、全志科技等公司的布局和成長。

審核編輯：郭婷