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作者：九林
前幾年，在芯片領(lǐng)域中談到架構(gòu)無外乎是x86、ARM兩大架構(gòu)。這兩大架構(gòu)分工明確，x86占據(jù)了PC市場95%以上的市場，ARM則壟斷手機(jī)市場?？此贫叻志扯?，實則業(yè)界對于二者誰主宰未來的市場的討論一直進(jìn)行著。誰也沒想到，RISC-V直接闖進(jìn)兩大架構(gòu)之爭，并且勢如破竹。
今年7月，RISC-V內(nèi)核出貨量已達(dá)100億顆，而ARM實現(xiàn)這一目標(biāo)花費(fèi)了17年，RISC-V僅僅用了12年。并且預(yù)計到2025年，RISC-V架構(gòu)內(nèi)核的出貨量將達(dá)到800億顆。RISC-V的成長正在加速。
?01RISC-V極速成長
RISC-V的迅速發(fā)展超出了很多人的預(yù)料，開源指令集的魅力使得不少企業(yè)從ARM陣營轉(zhuǎn)向RISC-V，RISC-V的包容性與安全性也讓越來越多的公司選擇這一架構(gòu)。2022年，RISC-V的發(fā)展可謂欣欣向榮。
RISC-V中國陣營
倪光南院士在RISC-V的致辭中說到：“新興的開源指令集RISC-V將為我國芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供新機(jī)遇，如果抓住機(jī)會，就有可能在CPU核心技術(shù)上掌握主動權(quán)。”這句話也透露出RISC-V會在中國蓬勃發(fā)展的原因，離不開國內(nèi)希望掌握對芯片自主技術(shù)。
一些國內(nèi)芯片公司從一開始就選擇RISC-V架構(gòu)，從源頭上擺脫對ARM架構(gòu)的依賴，一方面避免了高昂的授權(quán)費(fèi)用，另一方面也獲得了自由定制的空間。此前國際RISC-V基金會80%以上最高會員均為中國企業(yè)，包括華為、阿里巴巴、紫光展銳、中興通訊、中科院、成為資本、北京開源芯片研究院、希姆計算等，就足以看出國內(nèi)企業(yè)對RISC-V的支持。
最近，騰訊也宣布加入RISC-V國際基金會，并且是以高級會員的身份加入，這讓中國企業(yè)在高級會員中的比例進(jìn)一步上升。實際上，騰訊也是最早支持“香山”開源高性能RISC-處理器的企業(yè)之一。
國內(nèi)企業(yè)對RISC-V的布局很早。阿里旗下平頭哥發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，已相繼發(fā)布多款基于RISC-V架構(gòu)的處理器IP“玄鐵系列”；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(jìn)行相關(guān)芯片產(chǎn)品的研發(fā)；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。無論是無論是IP、設(shè)計還是終端應(yīng)用都涌現(xiàn)諸多企業(yè)，中國RISC-V產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟目前也有了超過120家聯(lián)盟會員。
在今年，國內(nèi)RISC-V生態(tài)鏈條參與者正逐漸多元化。芯片IP設(shè)計開發(fā)公司方面，睿思芯科發(fā)布其高性能RISC-V V系列DSP IP，面向高端音視頻、AI市場需求，可用于處理復(fù)雜數(shù)字信號，解決AR/VR、AI等領(lǐng)域的復(fù)合音頻任務(wù)挑戰(zhàn)。平頭哥也發(fā)布了高性能RISC-V芯片設(shè)計平臺無劍600。它一方面幫助芯片公司降低開發(fā)芯片成本和風(fēng)險，另一方面向第三方IP和基礎(chǔ)軟件公司開放，讓更多資源接入到RISC-V生態(tài)。
芯片設(shè)計方面，躍昉科技、賽昉科技相繼發(fā)布CPU主頻超過1.5GHz的基于RISC-V的高端應(yīng)用處理器，賽昉科技發(fā)布驚鴻8100芯片，是面向于高性能運(yùn)算的智能視覺處理SoC平臺。并且賽昉科技在今年8月發(fā)布的JH7110芯片已經(jīng)正式量產(chǎn)，預(yù)計明年會有十萬片以上的銷量。躍昉科技在2月推出的RISC-V SoC產(chǎn)品，面向邊緣計算、深度學(xué)習(xí)等高階邊緣側(cè)系統(tǒng)應(yīng)用。RISC-V芯片香山“雁棲湖”也在今年1月份回片并成功點(diǎn)亮，實測數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)期目標(biāo)——SPEC CPU 2006分值達(dá)到7分/GHz。
而且，今年迎來的發(fā)展一個里程碑，中科院計算所、北京開源芯片研究院、騰訊、阿里、中興通訊、中科創(chuàng)達(dá)、奕斯偉、算能等形成了聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊，開展第三代香山（昆明湖架構(gòu)）的聯(lián)合開發(fā)。2022年，RISC-V初創(chuàng)企業(yè)的融資數(shù)量也不在少數(shù)，自研RISC-V DSP主控芯片的中科昊芯獲近億元人民幣A+輪融資；RISC-V處理器IP及整體解決方案提供商芯來科技，獲君聯(lián)資本領(lǐng)投數(shù)億元新一輪融資。
RISC-V國際陣營
很多國際大廠也在擁抱RISC-V架構(gòu)。IP廠商Imagination在今年夏季，推出了其首款商用RISC-V內(nèi)核，用于片上系統(tǒng)(SoC)設(shè)計。IMG RTXM-2200是一款可授權(quán)的32位嵌入式實時處理器，具有高達(dá)128KB的緊密耦合存儲器，用于指令和數(shù)據(jù)。這確保了確定性響應(yīng)和高達(dá)128KB的1級緩存大小以實現(xiàn)穩(wěn)健的性能。
英特爾是今年2月宣布加入正式加入RISC-V International標(biāo)準(zhǔn)組織，成為其Premire高級會員。自加入后，英特爾也開始了大動作，宣布與西班牙超算中心聯(lián)合,掏出4億歐元(約合28．5億元),在10年內(nèi)開發(fā)出基于RISC-V的超算CPU。
盡管高通一直在使用ARM指令集，但高通也正準(zhǔn)備轉(zhuǎn)向RISC-V陣營。高通產(chǎn)品管理總監(jiān)Manju Varma表示，高通已經(jīng)基于RISC-V打造了許多產(chǎn)品，截至2022年，采用RISC-V架構(gòu)的高通芯片出貨量已經(jīng)超過6.5億顆。在今年高通與ARM之間的專利戰(zhàn)爆發(fā)后，高通對于RISC-V的布局更加積極。
實際上，從2019年的驍龍865處理器時期開始，高通的CPU戰(zhàn)略和路線圖就開始轉(zhuǎn)向RISC-V。目前，高通的PC、移動設(shè)備、可穿戴設(shè)備、聯(lián)網(wǎng)汽車以及AR/VR頭顯的SoC中都使用了RISC-V微控制器。谷歌也宣布為RISC-V芯片推出新的開源操作系統(tǒng)，并且為其數(shù)據(jù)中心，用于“AI計算主機(jī)”，以加速機(jī)器學(xué)習(xí)工作的MXU模塊選擇SiFive RISC-V內(nèi)核。
?02RISC-V生根發(fā)芽
RISC-V在全世界生根發(fā)芽，根據(jù)RISC-V International的數(shù)據(jù)，還有70個國家的3180多個RISC-V成員。碎片化是物聯(lián)網(wǎng)天性，在IoT應(yīng)用領(lǐng)域，成本重于一切。由于RISC-V擁有架構(gòu)簡單、易于移植，設(shè)計成本低的特點(diǎn)，并且還有功耗低、體積小等優(yōu)勢，滿足了物聯(lián)網(wǎng)時代對芯片的需求。RISC-V開源開放的特性和其輕量化的架構(gòu)可以幫助研發(fā)人員從授權(quán)、功耗等多個角度降低芯片的研發(fā)成本和應(yīng)用成本。
從目前RISC-V的應(yīng)用來看，盡管RISC-V的應(yīng)用落地相對豐富，但仍然處在積累期。RISC-V在“無線連接芯片”部分的落地會相對完整，因為其中包括藍(lán)牙、WiFi、NB在內(nèi)，已經(jīng)有諸多RISC-V芯片實現(xiàn)量產(chǎn)。
目前，紫光展銳的TWS真無線藍(lán)牙耳機(jī)芯片—春藤5882采用RISC-V處理器，中科藍(lán)訊的藍(lán)牙音頻SoC——“訊龍二代”BT8922E內(nèi)置32位高性能RISC-V CPU。中國移動旗下芯片公司芯昇科技在近日也發(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.1bis芯片。
?03RISC-V沖向高端
躋身高性能領(lǐng)域，是芯片架構(gòu)走向主流的重要標(biāo)志。許多業(yè)內(nèi)人士分析，未來RISC-V必然會向服務(wù)器、PC等主戰(zhàn)場發(fā)展。平頭哥的孟建熠認(rèn)為，高性能、軟硬件全棧、更廣的生態(tài)合作是未來RISC-V的三個必然趨勢。也有人預(yù)測：“RISC-V最快兩三年就可以達(dá)到ARM最強(qiáng)IP的性能水平，特別是在桌面級和服務(wù)器端RISC-V的CPU內(nèi)核領(lǐng)域。”可以看出，面向高性能發(fā)展將成為RISC-V未來的發(fā)展方向之一。
為了讓RISC-V追求高性能計算，成立了RISC-V高性能計算特別興趣小組(SIG-HPC)。RISC-V國際基金把推動RISC-V在高性能計算、深度學(xué)習(xí)等領(lǐng)域的應(yīng)用作為下階段突破的重點(diǎn)之一。
目前，國際方面已經(jīng)有廠商計劃將RISC-V引入HPC領(lǐng)域。Ventana Micro Systems公司宣布推出其Veyron V1芯片，稱該芯片可提供與基于x86和Arm架構(gòu)的芯片相當(dāng)?shù)男阅?。該芯片最多?6個內(nèi)核，可以與集群中最多12個其他芯片配對，總共有192個內(nèi)核。每個內(nèi)核的運(yùn)行頻率高達(dá)3.6GHz，芯片將采用臺積電的5nm工藝制造。該芯片具有48MB的共享L3緩存，并支持CXL2.0互連。
需要注意的是，向高性能發(fā)展的RISC-V，會面臨來自處理器和軟件多方面的挑戰(zhàn)，一方面RISC-V處理器本身需要在性能方面取得突破的同時保持穩(wěn)定性，另一方面基礎(chǔ)軟件適配也有一些難題未解。芯片性能越高，設(shè)計的門檻也就越高。2Ghz以上的芯片架構(gòu)設(shè)計，與中低端領(lǐng)域的MCU架構(gòu)不同，涉及先進(jìn)工藝，還要綜合考慮內(nèi)存、算力、功耗、成本的均衡性，在有限的功耗條件下跑更復(fù)雜的IP核。同時，芯片的性能要足以承接高性能計算厚重的軟件生態(tài)。
?04總結(jié)
RISC-V在中國的發(fā)展非常迅速，英國機(jī)構(gòu)Global Data甚至認(rèn)為：“中國大陸在大力發(fā)展RISC－V架構(gòu)，以擺脫對ARM的依賴，5年后將會見到顯著的成果，那時候說不定ARM就可有可無了。”此語實在有些危言聳聽，但不可否認(rèn)的是，RISC-V的潮流正在迅速席卷而來。但就目前來說，RISC-V不可能太快取代現(xiàn)有的芯片架構(gòu)，一些使用ARM的企業(yè)轉(zhuǎn)向RISC-V仍要經(jīng)歷漫長的過程。
Gartner芯片行業(yè)分析師也表示：“RISC-V這類芯片架構(gòu)的市場需要培養(yǎng)5-10年才有機(jī)會與ARM競爭，現(xiàn)在的問題不僅僅是生態(tài)沒有建立起來，產(chǎn)品的性能也還有待提升。”RISC-V的集成并不簡單，需要更多的應(yīng)用來管理核心質(zhì)量和驗證。隨著RISC-V的生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展，未來肯定會展現(xiàn)出新的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)。
