以前，人們提到處理器IP內(nèi)核，想到的就是英特爾的X86和ARM架構(gòu)，它們幾乎“壟斷”了PC和移動(dòng)處理器市場(chǎng)。隨著AI、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算的高速發(fā)展，一種低功耗、低成本的處理器IP內(nèi)核開始迅速活躍于市場(chǎng)，它就是RISC－V。它是一個(gè)基于精簡(jiǎn)指令集原則的開源指令集架構(gòu)（ISA），RISC－V指令集設(shè)計(jì)考慮了小型、快速、低功耗的現(xiàn)實(shí)情況，但不對(duì)特定的微架構(gòu)做過度的設(shè)計(jì)。
不同于以往，如今造芯片已經(jīng)成為很多初創(chuàng)企業(yè)提升產(chǎn)品核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要策略。RISC－V可以幫助客戶以更低的成本和更靈活自主的方式定制芯片，這也是越來越多的芯片企業(yè)加入其中的重要原因。作為國際知名處理器內(nèi)核IP上市科技公司，在RISC－V方面，晶心科技是RISC－V基金會(huì)創(chuàng)始會(huì)員，數(shù)個(gè)任務(wù)組的召集或共同召集人，也是RISC－V開源軟件GNU／LLVM工具鏈及Linux核心相關(guān)軟件的主要維護(hù)者之一。晶心科技為客戶提供基于RISC－V架構(gòu)的V5指令集的高質(zhì)量32／64位RISC－V嵌入式處理器內(nèi)核和配套軟硬件解決方案。近日，OFweek電子工程網(wǎng)編輯采訪了晶心科技總經(jīng)理林志明與晶心科技技術(shù)長(zhǎng)蘇泓萌，他們給大家講述了RISC－V能快速發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力及晶心科技為企業(yè)提供的技術(shù)支持等。
（從左至右，晶心科技技術(shù)長(zhǎng)蘇泓萌、晶心科技總經(jīng)理林志明）
為何RISC－V能快速發(fā)展？
對(duì)于芯片設(shè)計(jì)企業(yè)而言，X86和ARM芯片都有一個(gè)主要的不足，那就是成本高，不光是材料成本，知識(shí)產(chǎn)權(quán)非常昂貴，讓很多企業(yè)望而卻步。以ARM為例，它向合作伙伴網(wǎng)絡(luò)授予IP許可證。這些合作伙伴可利用ARM的IP設(shè)計(jì)創(chuàng)造和生產(chǎn)片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)，但需要向 ARM 支付原始 IP 的許可費(fèi)用并為每塊生產(chǎn)的芯片或晶片交納版稅。英特爾的X86架構(gòu)是一種封閉式的模式，RISC－V這樣的開源特性受到了企業(yè)的熱捧。和X86、ARM架構(gòu)相比，RISC－V誕生得比較晚，它的代碼極為簡(jiǎn)潔、支持模塊化和可擴(kuò)展性，這對(duì)于企業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)非常有利。對(duì)于企業(yè)選擇RISC－V，還有一個(gè)優(yōu)勢(shì)是可避免專利問題，ARM和X86有很多專利，公司容易引起侵權(quán)，RISC指令集專利幾十年前開始就有很多了，目前有一百多項(xiàng)都已經(jīng)過期。
很多業(yè)內(nèi)人士表示，2019年將是RISC－V進(jìn)入主流市場(chǎng)的元年，RISC－V的出現(xiàn)必然會(huì)讓人們拿它和主流架構(gòu)作對(duì)比。對(duì)此，晶心科技總經(jīng)理林志明認(rèn)為，在處理器IP內(nèi)核領(lǐng)域，X86和ARM架構(gòu)幾乎處于壟斷低位，RISC－V就是要打破這種壟斷，但我們不是要挑戰(zhàn)它們?cè)陔娔X和手機(jī)處理器的地位。他繼續(xù)說道，RISC－V的優(yōu)勢(shì)在于周邊及嵌入式等領(lǐng)域，尤其是在新興應(yīng)用領(lǐng)域，包括物聯(lián)網(wǎng)和自動(dòng)駕駛等。隨著RISC－V聯(lián)盟成員的不斷壯大，市場(chǎng)份額也在穩(wěn)步攀升。
目前，全球領(lǐng)先的芯片企業(yè)包括英偉達(dá)、高通、三星、谷歌和華為等幾百家知名企業(yè)已經(jīng)加入RISC－V陣營(yíng)，它們也推出了一批基于RISC－V指令集的微架構(gòu)，使得RISC－V在主流市場(chǎng)能快速的擴(kuò)展開來。
RISC－V在推廣過程中的難題
雖然RISC－V發(fā)展速度可喜，但是目前仍處于推廣和壯大過程中，也有很多難題待解決。很多業(yè)內(nèi)人表示，在RISC－V成為處理器主流IP之前，它還有很長(zhǎng)的路要走，畢竟RISC－V基金會(huì)成立不到五年，生態(tài)系統(tǒng)還需要完善，RISC－V架構(gòu)和軟件的成熟度也需要加強(qiáng)。雖然RISC－V是開源的，但并不意味著芯片開發(fā)的門檻為零。林志明則表示，開源并不等于免費(fèi)，開源也不意味著零門檻。以安卓為例，雖然開源意味著免費(fèi)但這并不意味著手機(jī)就免費(fèi)了，當(dāng)物料成本出現(xiàn)時(shí)，一定會(huì)產(chǎn)生費(fèi)用，但費(fèi)用并不會(huì)影響開源，RISC－V的供應(yīng)商也認(rèn)同這種看法。要想真正將RISC－V落實(shí)到產(chǎn)業(yè)鏈中，RISC－V聯(lián)盟成員需要相互協(xié)同與合作，包括完善架構(gòu)、擴(kuò)展指令集、提升安全性等，產(chǎn)業(yè)鏈的共同努力才能讓產(chǎn)業(yè)RISC－V應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。
在給客戶介紹RISC－V的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用時(shí)，晶心科技也遇到過困難，但都能逐一解決。蘇泓萌表示，我們碰到很多客戶，直接拿來開源下載，硬件合成很容易，但合成之后怎么跑、怎么調(diào)試都是問題，多數(shù)公司會(huì)選擇更專業(yè)的人員使他們專注于更重要的差異化項(xiàng)目。實(shí)際上很多公司都開始采取合作的模式，因?yàn)閱为?dú)開發(fā)比購買專業(yè)服務(wù)成本高，由于RISC－V的開源性，不會(huì)出現(xiàn)自主不可控的局面。
目前晶心科技除了自己提供RISC－V開發(fā)的軟硬件平臺(tái)，也會(huì)引入第三方合作伙伴，根據(jù)客戶需求，定制不同級(jí)別的產(chǎn)品，給生態(tài)系統(tǒng)帶來多樣性。晶心科技在處理器周邊IP選擇上有所側(cè)重，只做和處理器緊密相關(guān)的，圍繞處理器打造自己的產(chǎn)品核心競(jìng)爭(zhēng)力。
芯片企業(yè)的機(jī)遇
RISC－V指令的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、易于移植Unix系統(tǒng)、模塊化設(shè)計(jì)、完整工具鏈、開源等，同時(shí)有大量的開源實(shí)現(xiàn)和流片案例，已在社區(qū)得到大力支持。2018年9月，小米生態(tài)鏈企業(yè)華米科技推出的全球首款可穿戴AI芯片黃山1號(hào)，其采用的就是RISC－V架構(gòu)。中國有著全球最大的芯片應(yīng)用產(chǎn)業(yè)，國內(nèi)企業(yè)在發(fā)展上受限于芯片核心技術(shù)，國內(nèi)雖然在2014年出臺(tái)了發(fā)展集成電路的相關(guān)政策，但對(duì)于芯片架構(gòu)方面的扶持政策仍微乎其微。一方面是由于架構(gòu)的開發(fā)難度很大，另一方面企業(yè)為了生存，也不愿意去得罪自己ARM和英特爾，RISC－V架構(gòu)的出現(xiàn)其實(shí)給這些企業(yè)帶來了新的選擇。
2018年7月，上海出臺(tái)了相關(guān)扶持政策，成中國第一個(gè)將RISC－V列入政府扶持對(duì)象的城市。國內(nèi)中天微的嵌入式CPU、飛利信MCU芯片、樂鑫的物聯(lián)網(wǎng)芯片等，它們都采用了RISC－V指令集進(jìn)行芯片的研發(fā)，并成為小有影響力的企業(yè)。對(duì)國內(nèi)的芯片企業(yè)而言，得根據(jù)自己的產(chǎn)品特點(diǎn)進(jìn)行RISC－V指令集架構(gòu)的開發(fā)，知悉RISC－V的優(yōu)勢(shì)和不足，找準(zhǔn)自己的定位，并非擁有了一個(gè)開源的架構(gòu)就能保證自己的芯片成為市場(chǎng)香餑餑，只有充分發(fā)揮了這個(gè)架構(gòu)特點(diǎn)的芯片才是市場(chǎng)認(rèn)可的。
近年來，中國芯片企業(yè)“彎道超車”成為一個(gè)熱門話題，IP內(nèi)核是關(guān)鍵也是短板，RISC－V是企業(yè)騰飛的一個(gè)不錯(cuò)選擇，以晶心科技為代表的專業(yè)RISC－V服務(wù)商，將成為企業(yè)快速發(fā)展的不錯(cuò)選擇。