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  • 1 # 科學史話

    RISC-V是一種簡單、開放、免費的全新指令集架構。RISC-V最大的特點是“開放”,它的開放性允許它可以自由地被用於任何目的、允許任何人設計、製造和銷售基於RISC-V的晶片或軟體,這種開放性,在處理器領域是徹底的第一次。

    RISC-V這種開放架構的誕生可以說是時代發展的必然。RISC-V生態體系正在全球範圍內快速崛起,成為半導體產業及物聯網、邊緣計算等新興應用領域的重要創新焦點。

    RISC-V基金會於2015年由矽谷相關公司發起併成立,至今已有150多個企業或單位加入,包括谷歌、華為、英偉達、高通、麻省理工學院、普林頓大學、印度理工大學、中科院計算所等。目前RISC-V由基金會統一維護。

    美國國防高階研究計劃局(DAPRA)已連續多年透過專項方式支援RISC-V指令集的研究和實用化。2017年,印度政府大力資助基於RISC-V的處理器專案,RISC-V成為印度的事實國家指令集。中國RISC-V雖然處於起步階段,但是發展非常迅速。今年7月,上海市政府率先發布了中國大陸首個支援RISC-V的政策,這對於RISC-V指令集在中國的發展起到了重要的推動作用。10月17日,中國RISC-V產業聯盟成立,標誌著中國在RISC-V生態系統建設上正式邁出了堅實的一步。

    優勢非常明顯,RISC-V是一種開放的架構,從歷史的經驗來看,開放的生態一定會比封閉的好。RISC-V技術是後發技術,所以能夠總結前人的經驗教訓,做到相對簡潔和乾淨。

    但是,劣勢也很明顯,由於RISC-V誕生時間太短,相關的編譯器、開發工具和軟體開發環境(IDE)以及其它生態要素還在發展。目前RISC-V具有全套開源免費的編譯器、開發工具和軟體開發環境,這是RISC-V的巨大優勢,但是開源版本相比ARM的商用編譯器和IDE而言,還頗有差距。

    RISC-V必須依靠強有力的商業玩家來長期支援和推進,方能得到持續發展。目前從全世界範圍來看,在RISC-V技術陣營中,臺灣的Andes公司(晶心科技)開發的編譯器、開發工具和軟體開發環境(IDE)是最為完善和先進的,幾乎可以和ARM的工具相媲美。另外,還有很多RISC-V的新創公司(譬如芯來科技),也會探索新的商業模式。

    從技術的角度來講,RISC-V架構理論上是能夠實現從低功耗處理器核心到支援Linux作業系統的高效能處理器核心的全方位產品。譬如,目前美國的SiFive公司以及臺灣地區專業處理器IP公司Andes(晶心科技)都推出了有競爭力的、支援Linux的RISC-V處理器核心。芯來科技目前提供面向低功耗領域的RISC-V處理器核心。

    處理器領域的生態建設需要一定的時間,短期內比較容易落地的是物聯網和邊緣計算領域:

    • 由於RISC-V擁有精簡、低功耗、模組化、可擴充套件等技術優勢,因此尤其適合對生態依賴比較小的封閉或半封閉產品、深嵌入式或新興的物聯網、包含嵌入式人工智慧等應用的邊緣計算領域及需要定製化的場景。

    • RISC-V能夠為物聯網行業帶來顯著的靈活性和成本優勢,在未來的20年,物聯網和邊緣計算領域的處理器核心年出貨量預計會達到萬億顆的規模。中國大陸由於擁有幾乎全球最大的市場空間,理論上RISC-V會大有可為。

    從長遠來看,RISC-V對中國半導體產業會產生劃時代的意義,主要體現在以下5個方面:

    • 透過RISC-V架構擺脫國外的壟斷,實現處理器核心的中國產自主。這種處理器核心不是閉門造車做出來的,而是擁有全世界認可的主流架構和主流生態。

    • 透過RISC-V可以極大地加強中國處理器IP話語權。IP產業處於行業最上游,遠離其它產業,並沒有得到產業和國家的重視。RISC-V給了中國IP產業機會,雖然目前中國在RISC-V上仍然落後,但相對於其它IP技術,落後並不太遠。

    • RISC-V可以推動創新和差異化。由於RISC-V的開放、簡潔、可擴充套件以及低成本,可以給終端應用市場帶來巨大創新。

    • RISC-V可以明顯降低晶片研發成本。RISC-V的產業鏈日趨完善,從處理器核心到硬體設計、作業系統、開發工具、基準測試以及解決方案,全產業鏈具備完整性,使得行業可以均攤一切成本。

    RISC-V的逐漸普及在一定程度上促進了行業本土化的發展,創造了更多行業機會,為產業界和學術界積累大量CPU人才。

    首先,ARM在中國影響力巨大。在晶片處理器核心方面,由於中國長期缺乏自主的通用處理器核心,幾乎都是購買國外的ARM處理器核心,形成了習慣。對於RISC-V這樣一種新架構的出現,很長一段時間內人們持懷疑態度。ARM在中國還成立了合資公司(全球唯一的國家),所以ARM在中國市場尤其顯得強勢,這使RISC-V在中國的傳播相比別的國家顯得非常緩慢。

    其次,RISC-V被誤導為免費。RISC-V架構是一種Free的指令集架構,準確地說Free應該理解為“自由“而不是“免費”,指令集架構也不是一款具體的處理器核心。大多數人對於處理器的一些基本概念並不瞭解,將RISC-V與“一款免費開源的處理器“劃上等號,而免費往往是劣質的代名詞。這種誤導嚴重影響了RISC-V在中國的正常傳播和發展。

    最後,RISC-V還被誤導為一種全新的設計語言和流程。雖然目前很多開源的RISC-V核心使用的是全新的設計語言和流程,但並不代表RISC-V處理器核心就等價於全新的設計語言和流程。全新的設計語言和流程帶來的不確定性和質量隱憂會讓IC設計公司(尤其是國內公司)感到排斥和不安,這種誤導也會影響RISC-V處理器核心在國內的採納和傳播。其實RISC-V只是一種全新的處理器架構(以及衍生出的新生態),無關乎設計語言和流程。使用工業級成熟、穩健的設計方法更能設計出穩健可靠的RISC-V處理器核心,如芯來科技、臺灣Andes公司(晶心科技)以及其它一些公司使用工業級成熟、穩健的設計方法設計出的RISC-V處理器核心。

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