今天小編分享的科技經驗:RISC-V:等風來,借風勢,乘風起,歡迎閱讀。
環顧當下芯片產業的關鍵詞,RISC-V一定位列其中。
無論是前不久高通、英飛凌、恩智浦、博世、Nordic等行業巨頭新建RISC-V芯片合資公司,還是日前RISC-V相關峰會、論壇相繼開展,RISC-V話題度直接拉滿,已然成為了當前受關注度最高的領網域之一。
RISC-V這個肩負打破芯片指令集"雙寡頭格局"使命的後來者,被寄予與英特爾x86和ARM架構三分天下的厚望。
尤其是随着RISC-V產業不斷取得新突破,作為×86、ARM之外的芯片架構第三極,RISC-V正在全球市場強勢崛起。
盡管RISC-V有明顯的行業趨勢,但一些行業觀察者仍有理由持懷疑态度,這個曾經"名不見經傳"的新生事物,怎麼能和英特爾、ARM相提并論?RISC-V優勢背後,生态短板究竟何以補足?國内廠商又能否憑借RISC-V真正實現換道超車?
面對一系列追問,筆者與國内外RISC-V行業專家、企業高管、科研機構等多位重磅嘉賓進行了充分讨論,以供大家參考。
RISC-V,初露峥嵘
放眼全球芯片市場,x86與ARM指令集架構各立山頭。前者在通用處理器市場稱霸多年,在PC及伺服器市場一家獨大;後者随着移動互聯網大潮崛起,成為當下移動端最主流的處理器架構。
在此格局下,中下遊芯片廠商幾乎只能在這二者之間選擇,但是ARM授權費用昂貴,傳統x86架構不對外授權。與此同時,也有越來越多的公司意識到,不能将自己的未來和命運完全取決于其他人,因此,業界一直期待在CPU架構領網域能有更多選擇。
對此,憑借開源、精簡、模塊化的優勢,RISC-V開始備受企業追捧,正在成為搭建計算生态的一種新選擇。
回溯RISC-V發展歷史,2010年,加州大學伯克利分校的David Patterson教授團隊領導研發了RISC-V指令集,并宣布對外開源,任何企業、開發者都可以免費使用它。開源開放、簡潔、模塊化、可定制、可擴展的特性,讓所有開發者、創業者、高校師生、商業公司都能基于RISC-V架構便利地開發自己的處理器。
但是RISC-V架構在誕生之初,并沒被市場所關注。直到2015年,RISC-V國際基金會的成立,将RISC-V從高校推向產業界,其生态建設才開始加速。
與此同時,RISC-V的發展與同時期興起的物聯網熱潮不謀而合。物聯網市場的爆發改變了x86和ARM兩強稱霸的局面,RISC-V架構開放、靈活、精簡的獨特優勢完美解決了物聯網領網域對碎片化和差異化的市場需求。
對芯片設計廠商而言,這種全新模式還大幅降低了芯片設計的成本和周期。這樣的優勢很快便讓RISC-V成為半導體產業的新寵,發展速度遠超預期。
據統計,2022年全球采用RISC-V架構的處理器出貨量超過100億顆,僅用十二年就走完了傳統架構30年的發展歷程。據Counterpoint Research預測,2025年RISC-V架構芯片預計将突破800億顆,年復合增長率高達114.9%。RISC-V的商業化價值将更加凸顯。
然而,從目前出貨情況來看,RISC-V芯片更多是集中在低算力的MCU市場以及生态依賴性低的物聯網領網域。
原因不難理解。一方面,因為物聯網下遊應用碎片化嚴重,無需大生态的搭建,使得X86和ARM架構無明顯優勢。
另一方面,物聯網設備對芯片公司提出了更高的PPA要求,傳統的通用型MCU/MPU/CPU已經難以滿足不同應用場景的差異化和性能要求。而低成本、定制化的RISC-V架構優勢明顯,同時還具有高性能、低功耗和靈活性等優勢。
因此,RISC-V率先在物聯網市場掀起了熱潮,得到了全球很多企業、科研機構的支持。
在此機遇和趨勢下,國内外湧現出一批RISC-V玩家。
其中,國内企業包括華為海思、全志科技、兆易創新、樂鑫科技、北京君正、中微半導體、華米科技、沁恒微電子、晶視智能、中科藍汛、航順芯片、飛思靈微電子、博流智能以及中科院計算所等在内的芯片廠商和科研機構都相繼推出了基于RISC-V架構的SoC、MCU、DSP芯片等產品。此外,阿裡平頭哥、芯來科技、賽昉科技、睿思芯科等可以提供基于RISC-V架構的處理器IP、編譯器、工具鏈等產品。
從國外廠商動态來看,蘋果積極轉向RISC-V陣營,Intel業務也延伸至此,包括Jim Keller坐鎮的Tenstorrent、Microchip、瑞薩電子、Nordic、ST等國際廠商都在積極布局,開發基于RISC-V指令集的處理器。同時,還有一眾包括SiFive、Codasip、imagination、MIPS等在内的RISC-V IP公司,以及IAR、verify、Imperas、Embecosm等軟體工具鏈企業深耕于此,加速RISC-V架構的發展和成熟。
一系列動态和成果,呈現出RISC-V芯片行業上下遊產業鏈的發展速度和全面布局态勢。在這些企業的努力下,RISC-V處理器的可用性及覆蓋面大大提升,助力其從一個象牙塔的基礎架構,真正走向市場化發展。
IoT之後,RISC-V扎向高性能"腹地"
雖然RISC-V此前更多集中在低算力的MCU市場以及生态依賴度較低的物聯網領網域,但這并不意味着RISC-V無法進入更高性能的市場領網域。
随着RISC-V生态完備度及市場需求的進一步增長,從物聯市場走向高性能領網域是RISC-V近年來的發展主線,也是芯片架構走向主流的重要标志,以PC、汽車、數據中心、AI等為代表的高性能領網域正在成為RISC-V產業下一步的落子方向。
在筆者此前文章《RISC-V衝向Arm新藍海》中較為詳細地介紹了RISC-V架構從低端微處理器逐漸探入高性能計算領網域的進程。
平頭哥半導體早在2019年就率先推出最高主頻達2.5GHz的玄鐵C910,突破了業界對RISC-V的性能想象;
中科院計算所牽頭發起"香山"高性能開源RISC-V處理器項目,第二版"南湖架構"的"香山"開源高性能RISC-V處理器核已實現流片,第三版"昆明湖架構"也正在推進中;
芯來科技性能出色的UX900多核系列目前已經能夠對标ARM Cortex A53、A55等内核性能,在AloT邊緣計算、數據中心、網絡設備和基帶通信等領網域已有出色表現;
賽昉科技自研的高性能RISC-V處理器内核性能更是對标ARM Cortex A76,已被諸多芯片客戶使用,被應用于HPC、數據中心、PC等場景。
另一邊,國外企業也正在進行積極的嘗試。
例如,SiFive發布了Performance系列高性能應用處理器;Ventana開發了面向數據中心的多核 RISC-V小芯片Veyron V1;Mobileye推出自動駕駛芯片EyeQ Ultra中配備12個RISC-V内核和神經網絡加速器;Meta、Tenstorrent等圍繞AI領網域進行RISC-V的新探索。
近日,全球首款RISC-V大小核處理器面世、全球首款RISC-V筆記本ROMA正式交付、全球首款開源萬兆RISC-V網絡交換機Milk-V Vega亮相、RISC-V融合伺服器全球首發、平頭哥推出首個RISC-V AI平台...
同時,RISC-V國際基金會已成立數據中心工作組(Datacenter SIG)和高性能計算特别興趣小組(HPC SIG),專注于促進高性能RISC-V處理器生态的發展。
業界正在用行動證明,高性能不再是RISC-V的禁忌之地,向高性能發展是RISC-V發展的必然趨勢。
2023 年是RISC-V充滿市場動力的一年。RISC-V國際基金會首席執行官Calista Redmond表示,到2027年RISC-V将占整個IP市場的16%。
有研究數據顯示,基于RISC-V架構的AI芯片市場,預計2027年将達到2910億美元,年復合增長率73.6%;通信類AI SoC市場,RISC-V從2019年到2027年間将保持21.2%的年復合年增長率;在數據中心市場,2021-2025年RISC-V CPU核市場的年合增長率将高達115%。
也正如RISC-V主要發明人Krste Asanović所言,"RISC-V沒有性能天花板和應用限制,RISC-V将無處不在。"
RISC-V,三分天下還有多遠?
RISC-V急需下一個"落腳點"
中國科學院軟體研究所副所長武延軍表示,在MCU領網域,RISC-V對于ARM的平行替代已經沒有任何問題。而且随着RISC-V處理器能力越來越強,尤其是軟體生态越來越豐富以後,RISC-V往高性能領網域走的趨勢變得更加勢不可擋。
但從目前階段來看,相較于X86、ARM,RISC-V在生态上還存在一些劣勢,無論從軟體規模上還是性能優化程度上,都還沒有達到很好的狀态,這也是業内接下來需要做的事情。
賽昉科技董事長兼CEO徐滔也對此感同身受,"這兩年RISC-V走向高端的趨勢非常明顯,國内外RISC-V初創企業都在聚焦數據中心等高性能計算領網域。RISC-V核的性能逐漸從對标ARM Cortex A5X,到了現在對标Cortex A7X的核,甚至超過10的核已經很多了。"
國内RISC-V核在性能方面正在逐漸達到ARM高性能處理器核的水平,但在面積、功耗等方面還需要繼續優化,ARM在PPA方面有很強的優勢,RISC-V廠商還需要不斷地改進。
從生态角度來看,不同的應用會有強生态門檻和弱生态門檻之分。RISC-V在拓展新應用領網域時會遵循怎樣的發展路徑?
奕斯偉計算高級副總裁、首席技術官何寧認為,"在車載、高性能計算、數據中心和PC等領網域,數據中心相對于PC來說,落地的速度反而可能會更快。因為PC和移動端設備上面的應用數量實在太多,APP數量達到百萬級,幾乎不太可能跟所有的應用軟體所有者要求在RISC-V芯片上做移植。但像一些高性能計算的方向,尤其是數據中心領網域,這種可能性是存在的。因為面向某一個行業的應用,尤其是私有雲在中國越來越普遍的情況下,對軟體的所有權、數量等各個方面,可控度要比開放的軟體強很多。所以這種情況下做軟體的移植和适配,再加上有開源社區的貢獻,反而更容易比PC、平板這些更快落地。"
正如投資機構ARK Invest的預測,到2030年,ARM和RISC-V可能成為新的處理器标準,在雲業務領網域取代英特爾×86架構,ARM+RISC-V的組合所占據的市場份額,将從2020年的零,增加至2030年的71%。
在數據中心、伺服器等高性能應用領網域将會產生新的RISC-V需求爆發點。
但說到底,RISC-V落地的最大障礙還是生态。生态細分下來又有很多種不同的行業、不同方向、不同場景,也有很多種不同的情況。中國的優勢在于大家遍地開花,整個RISC-V在未來的發展中,在各個不同場景裡面都有可能最終突破這些生态的限制發展起來。當然強生态的那些場景确實速度會慢一些,但對它最終落地的信心還是非常高的。
值得關注的是,汽車市場正在成為RISC-V落地的關鍵。
當下火熱的車用電子,汽車的"新四化"正在颠覆汽車行業,智能汽車從硬體到軟體都在改變,這也意味着會有一個新的生态系統,而這個全新的市場非常适合RISC-V。
芯來科技CEO彭劍英在接受采訪時表示,RISC-V架構是智能汽車"大腦"的最優解之一。當前,國内外企業在推動RISC-V上車方面基本上處在同一起跑線。基于RISC-V架構的開放性能夠大大增強各汽車芯片廠商的專有特性實現,豐富各種產品形态。
前不久,行業幾家汽車芯片供應商宣布聯手成立一家專注于RISC-V指令集架構的合資公司,進一步表明汽車芯片市場的大部分關鍵玩家都在全力投入RISC-V。
該公司計劃"提供參考架構并幫助建立行業标準",車廠希望主要的芯片供應商擁有專門為他們的行業定制的RISC-V指令集架構,而不是遵循Arm為汽車行業提供的"高效、可擴展的處理器技術"的路線圖。
在去年底的全球RISC-V峰會上,高通公司產品管理總監Manju Varma就曾稱,Arm是"遺留架構",并表示在遺留架構中,引入的功能并沒有真正為最終消費者增加價值。而通過RISC-V,則有機會定義具有"同類最佳性能,最佳功率效率和增值功能"的芯片設計。
賽昉科技董事長兼CEO徐滔表示,這五家公司成立一個RISC-V合資企業做汽車芯片,是一個裡程碑式的事件。因為一個生态要形成,一定要有大公司來推動,RISC-V自2015年推出以來,比較積極的基本都是創業公司,真正由大企業推動的情況并不多。此次五家大公司聯合做RISC-V汽車芯片應該算是業内比較高調的一次,對整個RISC-V生态系統有一個推動作用,能夠帶動RISC-V在其他領網域快速往前發展。
盡管RISC-V在汽車市場已經有了不小的聲浪,但無論是哪種ISA要想打入需要深厚技術積累的汽車市場,都需要建立完整的生态鏈。RISC-V目前在自動駕駛芯片、車機系統上的生态依然較為薄弱,拉攏更多的RTOS廠商,進一步提高RISC-V車規芯片算力将成為下一個趨勢。
另外,RISC-V絕對不能滿足于現有的車規認證速度,加強在開發工具鏈上的合作,快速完成設計與驗證,這樣才能加快產品上市的進程。
目前各家RISC-V CPU IP廠商以及軟生态廠商都在積極投入車規級產品的軟硬一體化布局。盡管RISC-V架構上車的周期可能會比較長,也面臨着一些不容忽視的挑戰,但RISC-V上車仍然擁有光明的市場前景。
據德勤預測,預計到2025年,基于RISC-V技術的芯片銷量在汽車領網域的可服務市場有望達到29億個,市場潛力巨大。
RISC-V生态"拼圖",還缺啥?
雖然芯片和應用層面已經在逐步推進,RISC-V的優勢已經顯而易見。但我們也必須承認,X86、ARM架構在數十年的積澱之後,在各自優勢領網域的布局已相當成熟,RISC-V要在移動CPU和高性能計算市場和ARM、X86競争,無異于"虎口奪食",尤其是生态方面還有很長的路要走。
生态是個很龐大的概念,所謂RISC-V的生态包括開放架構标準、硬體生态、工具鏈軟體生态、應用軟體生态等内容。其中,硬體生态包括開源内核IP、開源SoC、商業IP等;工具鏈軟體生态包括編譯器、匯編器、鏈接器、調試器等開源工具鏈和商業工具鏈;應用軟體生态就是作業系統、開發環境、應用軟體等。
在這張RISC-V生态"拼圖"上,除了最核心的開放架構标準,其餘都需要從業者去完善。雖然尚有一些玩家正在完善這張"拼圖",但整體而言生态發展還在起步階段,這對于RISC-V產品的研發、推廣是極為不利的。
與一些傳統的架構相比,RISC-V仍需要進一步豐富工具鏈、作業系統、編譯器、模拟器等軟體支持,并擴大硬體設備和組件的生态系統。考慮到降低設計門檻對于吸引更多的客戶和開發者至關重要,RISC-V也需要提供更多的設計工具和IP庫,以支持設計驗證和集成的解決方案。
有產業鏈相關企業表示,工具鏈不夠完善是當前RISC-V生态建設過程中的最主要問題。
中國科學院軟體研究所副所長武延軍對此表示,在工具鏈方面,大概在2020年左右,業内已經意識到RISC-V生态重要性裡的軟體變得更為重要,其中首先要做的就是工具鏈。因為對芯片來講,必須要有編譯工具鏈才能把它的指令集特性發揮出來。工具鏈傳統上有兩種方式,一種是廠家自己來開發,提供的都是私有工具鏈,推出一款開發平台相應一套工具鏈進行匹配;另一種是大家共同打造一個公共的工具鏈,對于私有的部分,可以以binary的方式提供出來,但大多數90%都是產業界公共打造。這對RISC-V來說是更為合适的一種方式。
平頭哥半導體生态副總裁楊靜也指出,從應用接到硬體之間是有一個非常漫長的過程的。如果能夠把軟體能力補齊,對于RISC-V真正落地将具有極大幫助。
目前來看,在工具鏈方面參與方越來越多,功能也越來越完善,但還不能說已經準備完備。因為指令集本身在不斷發展,還在繼續推更多的指令集标準規範,工具鏈也會随着這樣的進程不斷往前發展。
對于RISC-V這樣一個新興的處理器架構來說,軟體生态至關重要,這也是RISC-V進入更廣闊的應用市場的前提。基礎軟體的意義是避免生态碎片化,避免大家在同樣的指令集架構下還去重復"造輪子"。因此在一些基礎的編譯工具鏈、作業系統,比如GCC/LLVM,Linux等,希望整個行業能夠合力去共同打造,而不是說每個RISC-V處理器廠家都要自己做一套,這其實是一個很大的浪費。
總的來說,工具鏈在這個過程中正在逐漸變得成熟起來。同時,在過去一段時間來,也陸續看到了很多知名開源社區,開源作業系統發行版等都開始支持RISC-V,把RISC-V當作Tier1的指令集來支持。
Andes晶心科技董事長林志明指出,在RISC-V生态中,廠商在發展配套工具上的意願非常高。"在所謂的不足或不完善的問題上,應該是短期的,随着RISC-V的全球會員眾多,各方加快腳步進行開發,目前這樣不完善或不足的情境,會随着時間而逐漸降低。" 随着RISC-V技術的不斷壯大,其配套工具也将更加完善。
今年6月,由谷歌、英特爾、英偉達、高通以及平頭哥等13家企業發起了全球RISC-V軟體生态計劃"RISE",其主要目的就是加速RISC-V的軟體生态建設及應用商業化進程,将進一步加速RISC-V在移動通信、數據中心、邊緣計算及自動駕駛等領網域的技術和商業化進程。
軟體生态尚有不足,硬體方面也還有很多工作要做。
北京開源芯片研究院首席科學家包雲崗表示,當前一些數據中心級、伺服器級的RISC-V芯片正在呈現出來。如果我們未來要做得更好,除了RISC-V CPU的core以外,還有外圍互聯的芯片,怎麼把這些core更好地連接起來,還有很多工作要做。現在全世界做得最好的可能還是在Arm公司提供這樣大的IP,在RISC-V整個大的硬體生态領網域裡缺少這種高質量的IP,它就有可能會制約數據中心伺服器級芯片的進一步提升。
而在生态建設上,中國處于第一梯隊。
過去幾年,國内RISC-V企業已越來越多地參與到RISC-V國際基金會當中,顯示出中國企業對參與RISC-V生态建設的重要性有了更高認識。
據數據顯示,2022年全球超100億顆RISC-V芯片出貨中有一半來自中國,2025年中國市場占比有望提升到3/4。在技術和應用上的貢獻度越來越高,這也意味着中國在RISC-V全球生态建設中正起到關鍵核心作用。
我國企業普遍從風險小、成本低、生态依賴度較低的物聯網市場進入,跑通RISC-V芯片量產的商業路徑,随後加快向PC、雲伺服器等領網域探索。
平頭哥半導體生态副總裁楊靜指出,在創新應用層面,中國市場更給人一種遍地開花的感覺,每個領網域幾乎都有很多新的嘗試。中國RISC-V在經歷了從0到1之後,正在進入從1到N的階段。她表示,"随着軟硬體生态的逐步成熟,創新的形态不斷湧現,所有芯片都值得用RISC-V做一次。"
不難理解,對于正在上升期的RISC-V架構技術而言,只有更多的開發者和企業使用,才能共同推進生态進步,讓這一技術在芯片和作業系統等軟硬體層面發展起來。
那麼在RISC-V生态的建設進程中,中國企業應該如何更好的發展呢?
中國科學院軟體研究所副所長武延軍對此表示,國内企業還要進一步提升認知能力,積極為RISC-V軟體生态做貢獻,盡管短期内看不到直接的收益。但如果我們能真正地參與進來并且能夠真正地貢獻到主流的上遊軟體時會得到雙重收益:一是品牌的效應,提升自身在軟體生态裡的發言權;二是能夠降低用戶和開發者的運營成本,減少廠商技術支持的負擔。
倪光南院士也強調,中國RISC-V產業應當始終堅持開放、合作、共享、共治,防止碎片化,推動RISC-V一體化生态的管理。我們将積極協同RISC-V International等社區建設、标準制定、學術交流、應用推廣、人才培養等方面,促進RISC-V的持續蓬勃發展。
從競争角度看,ARM架構和x86架構分别在移動終端、PC和伺服器市場壟斷多年,英特爾X86架構以及ARM架構的成功,離不開與作業系統、軟硬體生态的深度融合,也因此推動人類社會進入PC時代和移動時代。
在這些領網域RISC-V新玩家滲透進去還非常需要時日。但是在AIoT、新能源汽車電子、異構計算等新興領網域,RISC-V和其他架構站在同一起跑線,反而具備一些巨頭們不具備的新起跑優勢。生态建設成為RISC-V追趕這一波新浪潮的決定性因素。
RISC-V "碎片化"問題何解?
開源帶來的"碎片化"是業界關注的另一個焦點。
有觀點稱,RISC-V芯片開源、免費、簡單的結果就是過度分散,難以協同,這在一定程度上拖慢了RISC-V生态的完善,導致在軟體、工具鏈、人才和知識產權上還與主流架構存在差距。
北京開源芯片研究院首席科學家包雲崗認為,RISC-V的意義并不是復制出一個ARM模式,其重點應放在打造敏捷開發平台,以滿足眾多碎片化場景下的需求,即以平台為基礎,衍生出更多細分產品的方式。
包雲崗進一步指出,德州儀器(TI)的開發和管理模式值得RISC-V行業借鑑,TI最大的特點是其產品非常碎片化,它有将近10萬種芯片產品,我們經常談RISC-V碎片化問題,但對比TI,我們這種碎片化可能都不算什麼大問題。但TI就能夠很好地解決這麼碎片化的產品研發以及運營管理,怎麼做到的?因為它底層有整個公司的内部共享平台、研發平台,從而能支持在公司内部甚至接近千個小作坊式的團隊可以來做各種各樣的小芯片,注入到其10萬個芯片池裡,同時再由其營銷部門來提供解決方案。這種模式可以看作是一種很高效地應對碎片化的模式。
因此,TI模式也可以看作RISC-V高效地應對碎片化應用的模式。
從當前行業來看,确實還沒有一家基于這種模式的RISC-V企業。但能看到,有些企業已經在朝這個方向在發展,或者已經在做這種準備。這種模式在中國有更大的需求,因為我們存在非常廣的各種各樣碎片化的場景,多樣化的場景。如果在國内有一些企業可以朝這個方向發展,去努力,相信未來可以在RISC-V領網域裡成長出一些更加有新模式和新技術支撐的新興企業。
但也有行業專家不同意RISC-V"碎片化"的說法,Krste Asanović教授解釋稱,"碎片化"和"多元化"的本質區别在于,前者是以不同的方法做同樣的事情,而後者是用不同的方法解決不同的問題。
愛普特微電子副總經理魯翔的觀點是,RISC-V不需要過分擔心碎片化問題。他指出:"基于RISC-V指令集的CPU内核由于針對的目标市場需求不同,必定存在一定的差異化。但是這些差異化都是可以通過最終落地產品的性能和客戶滿意度來衡量是否值得推廣或者持續演進。通過市場的篩選、最終沉澱下來的一定是聚焦最優方案的實現,所以在同一個市場中不必過分擔心碎片化。"
與碎片化對應的是規範化,RISC-V起步較晚,但在短時間内RISC-V能夠發展到今天的程度,是離不開RISC-V國際協會在規範化上的努力的。對此,Andes晶心科技董事長林志明表示RISC-V的指令規範化做的很好,尤其是在增加指令方面,RISC-V做的甚至要遠好于ARM。就硬體方面,指令集本身,RISC-V的指令集是模組化的指令集,這些模組化的指令集在RISC-V的國際協會這裡有很堅強的技術指導委員會所屬的各個指令集的工作小組,他們會監控這個指令本身,不準修改,保證了最低限度的ISA統一性。
然後可以在此基礎上打造差異化和創新,雖然有時候這種差異化和創新過程被稱為"碎片化"。但如果方法得當,就不會與已經存在或未來将要定義的RISC-V ISA相衝突,因為RISC-V标準定義了自定義ISA應該存在的位置,而這種差異化或創新可能會成為未來RISC-V ISA标準和配置的一部分。因此,即使碎片化是在差異化或者創新過程中的一部分,但它是完全可控的,RISC-V也從中受益頗多。
幾位專家的觀點解釋了為什麼碎片化并不是RISC-V真正的問題。
先進制程受阻,RISC-V如何脫圍?
近年來,由于國際形勢變化,X86架構、ARM架構芯片存在授權、供應風險。在此情形下,RISC-V架構由于開源開放、設計透明,被國内廠商視作候補替代方案。這使得RISC-V在國内迅速發展。
但先進制程工藝受阻,作為國產芯片前進路上的一大阻礙,目前或正在對RISC-V處理器帶來影響。
對于制程影響,北京開源芯片研究院首席科學家包雲崗認為,短期來看,先進制程受限肯定是會影響高性能芯片設計。過去,台積電、Arm給國内很多芯片公司準備好了"快餐",大家直接"吃快餐"就可以快速把芯片設計出來,而不再花心思真正做研發。如今先進工藝受限下,把架構和工藝更好地結合起來更為重要;同時,利用Chiplet等先進技術把14nm/28nm芯片封裝,也可解決先進制程難題。
據了解,在RISC-V普及的過程中,Chiplet技術為中國集成電路產業帶來了諸多發展機遇。芯片在利用先進工藝制造的時候成本較高,世界上也僅有幾家代工廠可以駕馭高端工藝。在產能、成本受限的情況下,将不同工藝節點的顆粒混合封裝是未來的重點發展技術,Chiplet也有望成為破解國外芯片封鎖的法寶之一。
有業内人士表示:"若能實現Chiplet技術與RISC-V融合,整個行業會向前跨一大步。不過這種方法目前還是會導致每個節點都變得越來越復雜和昂貴,如果行業想要轉向支持基于Chiplet的集成系統,不同的公司必須開始相互共享芯片IP。"
與此同時,RISC-V作為我國芯片產業換道超車的新機遇,產業界也正在通過新的舉措來加速其發展壯大。
在近日召開的第三屆滴水湖中國RISC-V產業論壇上,在芯原股份、芯來融智、賽昉科技、時擎智能等9家首批企業成員的共同見證下,全球首個RISC-V專利聯盟正式啟動。
芯原股份總裁戴偉民指出,RISC-V專利聯盟只是一個開始,未來如何運營和發揮作用的細節還要去研究。聯盟要效仿過去其他專利聯盟的成功,聯盟成員承諾互不起訴,用自有專利和成員貢獻的專利共同組成專利池。若聯盟成員被起訴,聯盟可以向被訴的聯盟成員提供專利池中的專利,對抗起訴方、共同抵御外部專利風險。
能看到,RISC-V行業正在嘗試探索開源軟體曾經走過的路。開源軟體在初期發展階段也遇到過專利訴訟,當時為了解決這一問題,IBM、英特爾、Linux基金會以及自由軟體基金會發起了名為"OIN"的組織,組建專利池,凡是加入OIN組織的機構都需要籤署相應協定放棄對相關專利的主張,共同抵御外部的專利訴訟。
随着RISC-V專利聯盟正式啟動,将逐漸清除RISC-V IP專利上的障礙,尤其是在x86和ARM架構在國内不授權或不供應的風險大背景下,加速推動RISC-V產業實現突破。
市場下行,RISC-V為何能"逆勢而上"?
目前的全球半導體市場正處于下行周期,需求不振困擾着大多數半導體公司,但RISC-V市場依然被看好。
芯來科技市場戰略副總裁李珏表示,消費類市場雖然在縮減,但像智能網聯汽車、5G通信等領網域還是有增長的。剛好這個時間點,RISC-V基本已經在消費類,IoT領網域站穩腳跟,促使其向汽車、通信、存儲等其它應用開始拓展,因此市場下行周期對RISC-V行業的影響并不大。
另外,在當前復雜的國際貿易環境下,對于國產化的需求也給了國產RISC-V廠商一個新的增長機會。因為很多項目在國内選型的時候,ARM架構和其他架構基本上沒有國產的,在RISC-V就可以有一些國產的内核可以供選擇。這樣的話,可能全球整體的消費類市場在下降,但國内RISC-V芯片或者IP市場的需求還是在增長的。
Semidynamics CEO兼創始人Roger Espasa也表達的類似的觀點,全球半導體市場的确有所下滑,但對RISC-V的影響并不大。一方面是因為,采用RISC-V指令集架構的公司大都在做一些IP類項目,IP類項目耗時較長,今年做的事情多是在為明後年做準備,在考量未來用戶會使用什麼,研發周期多達2-3年。更重要的是,行業采用RISC-V架構的目标是取代ARM或者x86,即使眼下有一些不景氣,但是大家都在尋求未來能夠提升自己計算能力的方法,短期的不景氣并不會對長期目标造成影響。
寫在最後
回顧指令集的發展歷程不難發現,無論是Wintel(Windows+Intel),還是AA聯盟(Android +Arm),以及那些早已凋零的MIPS、PowerPC等芯片架構,決定競争終局的或許從來不是技術本身,而是豐富的上層應用、高效的軟硬協同以及爆發的市場需求。
RISC-V國際基金會CEO Calista Redmond表示,在當前這個新的時代,一個指令集架構是否能夠成熟豐富,取決于多種因素。首先是生态的建立,要形成一個完整的硬體和軟體生态系統,能夠吸引更多的合作夥伴和客戶參與其中;其次是商業模式的問題,即如何建立可持續的商業模式,為參與者提供經濟利益和增長空間;最後是指令集架構本身的問題,包括架構的靈活性、性能、功耗等方面。
在當前的垂直半導體時代,RISC-V的市場趨勢是真實的。
對于RISC-V未來的生态發展趨勢,無論是IoT市場的規模化應用,還是高性能領網域的未來潛力,RISC-V這個新興架構正吸引着全球眾多參與者積極投入。國内外各大科技公司正大力布局RISC-V架構,通過這款開源、精簡的架構平台,設計出所需的芯片產品,或者通過RISC-V延伸出其它的生态系統。不管是軟體還是硬體,RISC-V的适配能力正逐步擴大。
圖靈獎得主David Patterson在題為《Examining the Top Five Fallacies About RISC-V》的文章中預測,到本世紀末,未來產品開發的主導ISA将是開放的RISC-V架構。
總的來說,RISC-V挑戰ARM和X86架構早已不是"鏡花水月"。
展望未來,我們有理由相信,RISC-V與ARM和X86将會在競争過程中逐漸找到适合自己的定位,不斷融合、互相借鑑、長期共存,形成"三分天下"的局面,在各自擅長的領網域發揮優勢。
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