進(jìn)軍汽車芯片，RISC-V憑什么2年超越ARM、X86？

前言：如果你還以為RISC-V只能做MCU，那你就錯(cuò)了。在SiFive以及RISC-V基金會(huì)的大力支持下，可以說ARM、X86能做的，RISC-V都能做了。

RISC-V架構(gòu)的崛起：引領(lǐng)全球處理器市場(chǎng)的新一輪革新

長(zhǎng)久以來，處理器架構(gòu)領(lǐng)域由Intel的x86架構(gòu)和ARM公司的ARM架構(gòu)主導(dǎo)。ARM因優(yōu)良的能效和廣泛應(yīng)用，在嵌入式和移動(dòng)設(shè)備領(lǐng)域主導(dǎo)，但其閉源和高授權(quán)費(fèi)使制造商尋求更經(jīng)濟(jì)、靈活的解決方案。X86在PC和服務(wù)器市場(chǎng)獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷，但其復(fù)雜性和高功耗在低功耗設(shè)備市場(chǎng)中受限，而RISC-V以簡(jiǎn)潔指令集和優(yōu)良能效，在這些領(lǐng)域漸現(xiàn)突破。

RISC-V是一個(gè)由伯克利大學(xué)于2010年提出的開源、模塊化處理器架構(gòu)，其開源、模塊化的商業(yè)模式是主要優(yōu)勢(shì)?；A(chǔ)ISA和IP核是開源的，免費(fèi)授權(quán)，極大降低了設(shè)計(jì)公司成本，也意味著可以避免在關(guān)鍵技術(shù)上受制于人。全球科技巨頭如谷歌、英偉達(dá)、英特爾、高通等，以及多家中國(guó)企業(yè)都開始關(guān)注RISC-V。在25家最高級(jí)別的Premier Members會(huì)員中，中國(guó)企業(yè)占據(jù)了14家。

RISC-V領(lǐng)域的發(fā)展?jié)摿ξ巳虮姸鄥⑴c者。根據(jù)Counterpoint Research的預(yù)測(cè)，到2025年，全球CPU市場(chǎng)的RISC-V占比將達(dá)到14%，IoT市場(chǎng)占比將達(dá)到28%，工業(yè)市場(chǎng)占比將達(dá)到12%，汽車市場(chǎng)占比將達(dá)到10%。另有數(shù)據(jù)顯示，到2027年，基于RISC-V架構(gòu)的AI芯片市場(chǎng)將達(dá)到2910億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)73.6%。重量級(jí)企業(yè)如阿里云、華為、騰訊等都對(duì)RISC-V的發(fā)展給予了高度關(guān)注。這些企業(yè)的參與將加速RISC-V在中國(guó)，甚至全球范圍的發(fā)展和應(yīng)用。例如，阿里云已經(jīng)發(fā)布了首款RISC-V處理器，將其應(yīng)用于阿里巴巴集團(tuán)內(nèi)部的服務(wù)器上，以提高性能和降低功耗。

SiFive共同創(chuàng)辦人、RISC–V主要發(fā)明人Krste Asanovic教授

2023年6月，在深圳舉行的RISC-V技術(shù)論壇上，SiFive共同創(chuàng)辦人、RISC–V主要發(fā)明人Krste Asanovic教授和SiFive企業(yè)營(yíng)銷與業(yè)務(wù)開發(fā)資深副總裁剛至堅(jiān)先生接受了與非網(wǎng)記者的采訪。Asanovic教授表示，RISC-V在未來2～3年將超越其它所有處理架構(gòu)。同時(shí)，他也預(yù)計(jì)到2025年，RISC-V處理器出貨量將超過800億顆，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)114.9%，在全球CPU市場(chǎng)占比將達(dá)14%。

作為RISC-V領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，SiFive在中國(guó)市場(chǎng)發(fā)揮著重要作用。RISC-V的開源、模塊化、靈活且易于擴(kuò)展的特性，使其在科技行業(yè)，尤其是在自動(dòng)駕駛汽車和AI領(lǐng)域，有機(jī)會(huì)大放異彩。同時(shí)，RISC-V架構(gòu)的開源和易于定制的特性，為全球半導(dǎo)體市場(chǎng)，尤其是中國(guó)市場(chǎng)提供了重要的選擇。RISC-V的成功也依賴于一個(gè)強(qiáng)大和充滿活力的生態(tài)系統(tǒng)。已經(jīng)有大量的企業(yè)和組織加入到RISC-V基金會(huì)中來，為RISC-V的開發(fā)和推廣做出了重要貢獻(xiàn)。這其中包括谷歌、英特爾、英偉達(dá)等全球科技巨頭，以及中國(guó)的14家Premier Members會(huì)員企業(yè)。這些企業(yè)和組織正在共同推動(dòng)RISC-V的標(biāo)準(zhǔn)化，以及通過開發(fā)各種兼容的工具和軟件，讓設(shè)計(jì)師和工程師更容易地使用和開發(fā)基于RISC-V的產(chǎn)品和服務(wù)。RISC-V的高級(jí)會(huì)員中，有55％的會(huì)員是中國(guó)芯片廠商，這意味著中國(guó)芯片廠商已經(jīng)具備了在RISC-V架構(gòu)中發(fā)言和決策的權(quán)利，也使中國(guó)芯片從過去的跟隨者變?yōu)榱爽F(xiàn)在的引領(lǐng)者。

開放與可定制：RISC-V架構(gòu)如何挑戰(zhàn)ARM、X86的領(lǐng)先地位？

值得一提的是，以往業(yè)內(nèi)對(duì)于RISC-V的印象還停留在MCU市場(chǎng)，但其實(shí)RISC-V能做的已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過MCU的范圍，并開始挑戰(zhàn)X86和ARM的優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域。

對(duì)于RISC-V來說，其最大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)就是開放和可定制。這使得任何制造商都可以自由地使用和增加自有RISC-V擴(kuò)展，以滿足其特定的需求。這樣的靈活性在ARM和X86架構(gòu)中是無法實(shí)現(xiàn)的。特別在自動(dòng)駕駛汽車和AI領(lǐng)域，它的靈活性、開放性和可擴(kuò)展性使其在這些新興科技領(lǐng)域中有顯著優(yōu)勢(shì)。

作為全球最大的物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)，中國(guó)已有14億物聯(lián)網(wǎng)用戶，而RISC-V架構(gòu)的靈活性、低功耗和高性能特性，使其在物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)中備受歡迎。尤其在2018年中國(guó)芯片行業(yè)成立了RISC-V產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟后，RISC-V的發(fā)展得到了前所未有的推動(dòng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，短短3年內(nèi)，全球的RISC-V芯片出貨量已突破100億顆，其中中國(guó)的出貨量就達(dá)到了50億顆。隨著RISC-V內(nèi)核出貨量預(yù)期上升至800億顆，SiFive及其合作伙伴正在加緊在產(chǎn)品更新和市場(chǎng)拓展方面的步伐，尤其是在嵌入式設(shè)備、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、汽車電子、5G通信等領(lǐng)域。全球多家IT和半導(dǎo)體企業(yè)，包括三星、英特爾、英偉達(dá)、高通、谷歌等，共同發(fā)起了全球RISC-V軟件生態(tài)計(jì)劃“RISE Project”，以推動(dòng)RISC-V處理器在各個(gè)領(lǐng)域的市場(chǎng)化落地。

RISC-V國(guó)際基金會(huì)的數(shù)據(jù)顯示，2019年12月共有435個(gè)RISC-V會(huì)員，三年半后基金會(huì)會(huì)員數(shù)量達(dá)到了4000個(gè)，有近10倍的增長(zhǎng)。全球的大公司都已經(jīng)不同程度參與到了RISC-V的研發(fā)當(dāng)中，RISC-V的開放性讓開發(fā)者可以有選擇，開發(fā)者選擇了RISC-V之后，可以選擇一個(gè)IP提供商或者構(gòu)建自有的核心，并且擁有擴(kuò)展指令集的可能，還可以和整個(gè)RISC-V生態(tài)一起構(gòu)建更好的軟件。SiFive企業(yè)營(yíng)銷與業(yè)務(wù)開發(fā)資深副總裁剛至堅(jiān)表示：“RISC-V的市場(chǎng)一定會(huì)比Arm、x86的市場(chǎng)更大。”

SiFive企業(yè)營(yíng)銷與業(yè)務(wù)開發(fā)副總裁剛至堅(jiān)

2022年8月，阿里平頭哥推出了新的RISC-V平臺(tái)——無劍600，它的主頻達(dá)到2GHz，性能與ARM在2016年推出的A73核心相當(dāng)，顯示出RISC-V架構(gòu)的性能已相當(dāng)高。這為RISC-V在更高性能的設(shè)備如PC上的應(yīng)用打開了新的道路。在服務(wù)器領(lǐng)域，嘉楠科技計(jì)劃推出一款具有64個(gè)核心的RISC-V服務(wù)器芯片。

支持Android系統(tǒng)的RISC-V芯片演示

在中國(guó)大力推動(dòng)下，RISC-V架構(gòu)正在全球范圍內(nèi)逐步得到認(rèn)可。現(xiàn)在，包括高通和谷歌在內(nèi)的多家美國(guó)科技巨頭也開始對(duì)RISC-V投入研發(fā)資源。2022年12月，谷歌宣布Android將支持RISC-V指令集，此舉旨在將RISC-V視為Android中的“一級(jí)平臺(tái)”。谷歌計(jì)劃在2023年推出支持RISC-V的模擬器，并在第一季度開始支持Android Runtime (ART)，使得大部分Android應(yīng)用程序無需額外開發(fā)就能在RISC-V上運(yùn)行。

在2022年末的RISC-V峰會(huì)上，高通產(chǎn)品管理總監(jiān)Manju Varma表示RISC-V在高通的產(chǎn)品中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，截至2022年，高通已出貨超6.5億的RISC-V芯片。高通的新內(nèi)核"ORYON"完全脫離了Arm的公版架構(gòu)，之所以高通選擇RISC-V，可能與高通與Arm公司的訴訟案有關(guān)，例如禁止自選GPU核心，強(qiáng)制采用公版架構(gòu)等，對(duì)高通獨(dú)家優(yōu)勢(shì)構(gòu)成威脅。相對(duì)來說，更加自由開放的RISC-V可能更符合高通接下來的需求。

可以說，隨著越來越多重量級(jí)芯片廠商的加入，RISC-V架構(gòu)正從一個(gè)市場(chǎng)挑戰(zhàn)者的角色，逐步向領(lǐng)導(dǎo)者的角色邁進(jìn)，對(duì)現(xiàn)有的ARM和X86兩大主流架構(gòu)構(gòu)成了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

SiFive：RISC-V的引領(lǐng)者與市場(chǎng)的開拓者

SiFive，全球首家專業(yè)的RISC-V核心商業(yè)供應(yīng)商，為全球用戶，如英特爾、華為、西部數(shù)據(jù)等，提供RISC-V架構(gòu)的核心IP和SoC方案。SiFive的產(chǎn)品具有性能強(qiáng)大、低功耗和靈活可定制等優(yōu)勢(shì)，在消費(fèi)電子、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。

作為RISC-V架構(gòu)的發(fā)明者和主要推動(dòng)者，SiFive公司正通過多種途徑和策略推動(dòng)該領(lǐng)域的發(fā)展。SiFive不僅通過發(fā)布新的處理器IP來提升技術(shù)實(shí)力，而且通過多方的合作進(jìn)一步完善其RISC-V處理器生態(tài)。比如，2019年5月，SiFive成功地引入了Imagination Technologies到其DesignShare生態(tài)系統(tǒng)中，這讓客戶能夠輕松獲取Imagination的GPU和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器IP內(nèi)核。與此同時(shí)，SiFive也與Synopsys達(dá)成了深度合作，共同為RISC-V客戶解決SoC設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。

在制造方面，SiFive與眾多全球知名的代工廠，如臺(tái)積電、格芯、英特爾等達(dá)成合作，幫助客戶生產(chǎn)基于SiFive內(nèi)核IP的定制SoC。這些都大大推進(jìn)了RISC-V處理器生態(tài)的發(fā)展。

SiFive產(chǎn)品線路線圖

SiFive的客戶超過100家，提供的四大產(chǎn)品系列：Essential、Performance、Intelligence和Automotive，可以滿足從AI到可穿戴，再到汽車行業(yè)的多種應(yīng)用。Essential系列提供廣泛的處理器方案，Performance系列針對(duì)高性能應(yīng)用，Intelligence系列優(yōu)先考慮軟件，適應(yīng)AI和深度學(xué)習(xí)需求，Automotive系列適合高性能、高能效和系統(tǒng)安全等需求，涵蓋車用信息娛樂、電子座艙、網(wǎng)絡(luò)通連和ADAS等應(yīng)用場(chǎng)景。

性能上，SiFive的Performance系列是RISC-V里的領(lǐng)先者，包括NASA、谷歌都選擇了他們的產(chǎn)品。比較Arm Cortex A55，SiFive的P470的SPEC跑分可達(dá)19，性能優(yōu)勢(shì)2.75倍，面積減少35%，計(jì)算密度有4倍優(yōu)勢(shì)。

除了SiFive，全球還有許多其他的公司也在積極參與到RISC-V的研發(fā)和應(yīng)用中，包括Nvidia、IBM、阿里巴巴等。這些公司的參與不僅提高了RISC-V架構(gòu)的技術(shù)水平，也擴(kuò)大了其在各個(gè)市場(chǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，使得RISC-V架構(gòu)的前景更加光明。今年6月，SiFive參與了由谷歌、平頭哥、英特爾等13家企業(yè)發(fā)起的全球RISC-V軟件生態(tài)計(jì)劃“RISE”。這個(gè)項(xiàng)目旨在加速RISC-V新架構(gòu)的軟件生態(tài)建設(shè)和應(yīng)用商業(yè)化進(jìn)程，也將進(jìn)一步提升RISC-V在全球范圍內(nèi)的影響力和應(yīng)用前景。

然而，面對(duì)日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，SiFive和其他公司也面臨著眾多挑戰(zhàn)。如何持續(xù)提升技術(shù)水平，提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)，滿足用戶的需求，擴(kuò)大市場(chǎng)份額，將是這些公司未來發(fā)展的重要課題。盡管RISC-V市場(chǎng)發(fā)展前景廣闊，但競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境也非常激烈。各家公司都在積極探索自己的發(fā)展道路，希望通過提供優(yōu)秀的產(chǎn)品和服務(wù)，贏得市場(chǎng)份額，實(shí)現(xiàn)自身的發(fā)展。

SiFive的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席架構(gòu)師Krste Asanovi?教授對(duì)與非網(wǎng)記者表示：“RISC-V將擁有最好的處理器，擁有最好的生態(tài)系統(tǒng)，這已經(jīng)是一種趨勢(shì)。SiFive希望和中國(guó)的合作伙伴一起加速RISC-V生態(tài)的發(fā)展。預(yù)計(jì)未來兩到三年內(nèi)，RISC-V或突破性能水平與應(yīng)用領(lǐng)域的限制，將很快超越所有其他架構(gòu)?！?/strong>