發(fā)展迅猛的RISC-V

1978 年，英特爾率先推出復(fù)雜指令集架構(gòu)X86。不僅產(chǎn)品性能極強(qiáng)，在經(jīng)過一系列商業(yè)化運(yùn)作后，比如Wintel聯(lián)盟的成立，X86幾乎壟斷了PC芯片市場，開創(chuàng)了屬于X86架構(gòu)的時代。1985年，Arm的前身Acorn公司成功研發(fā)了第一款面向低功耗、低成本場景的處理器芯片ARM1，到1990年Arm開始采用芯片IP授權(quán)的方式經(jīng)營業(yè)務(wù)，適逢此后抓住移動電話的機(jī)遇，尤其在獲得蘋果iPhone、谷歌安卓的采用后，后來全球95%的手機(jī)芯片都基于ARM框架開發(fā)。

對比之下，X86指令集架構(gòu)有40多年歷史，ARM架構(gòu)有30多年歷史，而時下正在興起的RISC-V架構(gòu)其實(shí)只有大約10年歷史。雖然RISC-V很年輕，但已經(jīng)有太多跡象表明，它的發(fā)展正在按下快進(jìn)鍵。RISC-V是一個基于精簡指令集(RISC)原則的開源、免費(fèi)指令集架構(gòu)，它的一大特點(diǎn)在于開源：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。

另一方面，不同于主流的x86與ARM架構(gòu)指令數(shù)目多、冗余嚴(yán)重，文檔數(shù)量龐大，導(dǎo)致在此兩種架構(gòu)上開發(fā)新操作系統(tǒng)或應(yīng)用門檻較高，RISC-V基礎(chǔ)指令集只有40余條，加上其他的模塊化擴(kuò)展指令總共不到100條，開發(fā)門檻非常低，同時，RISC-V具有功耗更低、操作系統(tǒng)易移植、模塊化設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)。

得益于這些優(yōu)點(diǎn)，RISC-V芯片發(fā)展得非常迅猛，目前累計(jì)出貨量已經(jīng)突破100 億顆。作為比較，出貨 100 億顆處理器所花的時間，英特爾的X86 架構(gòu)花了幾十年，ARM 花了 17 年，而 RISC-V 只用了大約 10 年的時間。有數(shù)據(jù)預(yù)測，到 2025 年，采用 RISC-V 架構(gòu)的處理器將突破 800 億顆。

RISC-V，與物聯(lián)網(wǎng)更配哦

前文說到，RISC-V的一大特點(diǎn)就是功耗低，這非常滿足物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的需求。又因?yàn)槠?strong>開源的特點(diǎn)，方便了不同開發(fā)者做出滿足物聯(lián)網(wǎng)碎片化應(yīng)用需求的芯片。據(jù)了解，高通從其產(chǎn)品驍龍865開始，就把RISC-V根植到SoC作為底層微控制器，原因是其滿足獨(dú)特要求、可定制、面積小。目前高通RISC-V芯片已廣泛應(yīng)用在底層管理硬件，包括手機(jī)、可穿戴設(shè)備、聯(lián)網(wǎng)汽車、虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴等設(shè)備上。

阿里巴巴旗下的平頭哥半導(dǎo)體，已實(shí)現(xiàn)在RISC-V架構(gòu)上運(yùn)行安卓12。據(jù)了解，平頭哥的RISC-V相關(guān)芯片累計(jì)出貨超過10億顆，涉及無線接入、語音識別、AI視覺、智能家電、工業(yè)控制、物聯(lián)網(wǎng)安全等領(lǐng)域。

中國移動旗下芯片公司芯昇科技發(fā)布了兩款RISC-V內(nèi)核物聯(lián)網(wǎng)通信芯片，一顆為40nm工藝的NB-IoT芯片，另一顆為22nm工藝的Cat.1 bis芯片。據(jù)了解，這是RISC-V內(nèi)核首次應(yīng)用于蜂窩物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。

而最近賽昉科技已在物聯(lián)網(wǎng)安全領(lǐng)域落地了芯片產(chǎn)品，應(yīng)用于居民燃?xì)獗碇?，是行業(yè)首款 RISC-V 物聯(lián)網(wǎng)安全芯片，可實(shí)現(xiàn)與相關(guān)物聯(lián)網(wǎng)平臺的雙向認(rèn)證、密鑰及數(shù)據(jù)的安全存儲以及關(guān)鍵數(shù)據(jù)的加密傳輸?shù)纫员ＷC數(shù)據(jù)安全通信。

在 AIoT 領(lǐng)域，有機(jī)構(gòu)預(yù)測到 2025 年將會有 28% 的市場會被 RISC-V 所占有?？紤]到RISC-V年輕的歷史，達(dá)到這一成就其實(shí)并不簡單。

RISC-V，還是國產(chǎn)替代的一條出路

事實(shí)上，在目前出貨的100億顆RISC-V架構(gòu)的處理器里，有一半來自中國。RISC－V國際基金會的19個高級會員中，和中國相關(guān)的會員有12個。中國有很多的芯片廠商都在布局RISC-V，包括芯來科技、紫光展銳、兆易創(chuàng)新、樂鑫、中科藍(lán)訊、全志科技、匯頂科技等等。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，包括IP內(nèi)核與芯片設(shè)計(jì)等主要內(nèi)容在內(nèi)，中國目前有300家以上公司在關(guān)注RISC-V或以RISC-V指令集進(jìn)行開發(fā)。

中國芯片公司如此關(guān)注RISC-V，一方面是因?yàn)槠浜啙嵑糜?，另一方面，在外國對傳統(tǒng)架構(gòu)的芯片有壟斷優(yōu)勢，且對我國的芯片封鎖日益嚴(yán)格的背景下，RISC-V開源的特性可以防止我國所需芯片又出現(xiàn)被管制的現(xiàn)象。之前很火的Chiplet是繞過晶圓制造技術(shù)，通過封裝環(huán)節(jié)來達(dá)到更強(qiáng)性能，而CPU中繞開現(xiàn)有體系另起爐灶的一條路徑就是RISC-V體系。

計(jì)算機(jī)專家，中國工程院院士，中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所研究員倪光南表示：“未來RISC-V很可能發(fā)展成為世界主流CPU之一，從而在CPU領(lǐng)域形成X86、ARM、RISC-V三分天下的格局。對RISC-V，中國只要加大投入，依靠中國科技人員的創(chuàng)新，有可能在CPU核心技術(shù)上獲得很大的話語權(quán)?！?/p>

因此，RISC-V目前可能是國產(chǎn)替代的一條好出路甚至唯一出路。

寫在最后

之前，RISC-V被詬病的是生態(tài)體系不夠完善。最近幾年，RISC-V基金會快速壯大，RISC-V的配套軟件工具等生態(tài)體系不斷完善，英偉達(dá)、高通、三星、谷歌、華為、阿里、Red Hat 與特斯拉等 100 多家科技公司也加入其陣營，行業(yè)也不斷在圍繞它構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)。以后的RISC-V會越來越好用，也會從一開始的物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)悟拓展到其它領(lǐng)域。

平頭哥半導(dǎo)體副總裁孟建熠表示：RISC-V最有機(jī)會發(fā)力的領(lǐng)域是AI和機(jī)器學(xué)習(xí)，RISC-V架構(gòu)將在一兩年內(nèi)應(yīng)用到車規(guī)級芯片上；在數(shù)據(jù)中心方面，RISC-V架構(gòu)將從AI專用芯片切入，逐步擴(kuò)展至通用芯片。再加上國產(chǎn)替代的推動，相信RISC-V會發(fā)展得越來越好，未來更多能滿足不同需求的國產(chǎn)RISC-V處理器會被開發(fā)出來。