最近兩三月內(nèi)，中國RISC－V消息不斷。華為海思發(fā)布了首款基于自研的RISC－V CPU的電視芯片Hi373V110；中科院在12月6日召開的國際RISC－V峰會(huì)上，展示了高性能RISC－V開源處理器“香山”，并表示“香山”已經(jīng)流片。
國產(chǎn)RISC－V頻頻傳出好消息，讓我們也期待RISC－V能否成為國產(chǎn)芯片的突破口？
RISC－V為何令人瘋狂
RISC－V是一種計(jì)算機(jī)指令集，其全稱是第五代精簡指令集。計(jì)算機(jī)指令集是計(jì)算機(jī)硬件可以直接識(shí)別的命令，其向上承載了生個(gè)軟件生態(tài)，而向下規(guī)范了處理器芯片的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
一般常見指令集分為復(fù)雜指令集和精簡指令集。復(fù)雜指令集（CICS）的指令集豐富，核心思想在于“軟件硬化”，對(duì)于軟件開發(fā)者友好，但硬件設(shè)計(jì)趨于復(fù)雜，目前x86是最主流的復(fù)雜指令集，只有Intel和AMD掌握x86的IP，x86架構(gòu)幾乎要壟斷了計(jì)算機(jī)和服務(wù)器主流市場。
精簡指令集（RISC）的核心思想是將“硬件軟化”，簡化處理其開發(fā)難度，但對(duì)于編譯器等軟件部分要求較高，編譯后程序的體積更大。ARM指令集是目前最成功的精簡指令集。
RISC－V是在2010年發(fā)布的第五代精簡指令集，相較于x86、ARM架構(gòu)高額的授權(quán)費(fèi)和定制化困難，RISC－V精簡、開源、中立、反應(yīng)速度快點(diǎn)的特點(diǎn)，讓其備受矚目。
首先，RISC－V是免費(fèi)的，這對(duì)于正在發(fā)展的早期公司來說，可以節(jié)省數(shù)百萬美元的許可費(fèi)；其次作為開源指令集架構(gòu)，RISC－V不受出口限制的影響；在技術(shù)層面上，RISC－V設(shè)計(jì)更容易修改與兼容，具有更大的靈活性。
德勤預(yù)計(jì)，RISC－V處理器內(nèi)核的市場在2022年比2021年翻一番，并且由于RISC－V處理內(nèi)核的可服務(wù)目標(biāo)市場持續(xù)擴(kuò)大，在2023年其市場將再翻一番。
對(duì)于目前的中國芯片行業(yè)來說，RISC－V無疑是一個(gè)很好的選擇。
由于RISC－V天生的靈活性，在傳統(tǒng)處理器向DSA轉(zhuǎn)變的過程中，中國芯片公司可以做出更多的定制處理。并且，自2010年發(fā)布的RISC－V用十年時(shí)間走過了傳統(tǒng)架構(gòu)三十年的技術(shù)里程，而自身沒有指令集積累的中國公司，能夠更加快速的接受新的指令集。
而RISC－V在成本上對(duì)于初創(chuàng)企業(yè)有全方位的優(yōu)勢(shì)，在同類產(chǎn)品中RISC－V不需要用戶支付高昂的IP費(fèi)用，并且由于RISC－V的簡潔性，其處理器的尺寸相較于類似功能的ARM和x86大幅縮小，因此所需的晶粒材料成本也大幅度下降。成本上的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于尚在探索的初創(chuàng)企業(yè)更為友好。
最后，美國目前對(duì)于中國不斷施加壓力，芯片制造的自給自足是目前我國急需的要求。但主流的兩大架構(gòu)x86和ARM，其中x86由美國本土公司英特爾牢牢把持，ARM在最初被賣給日本軟銀后，目前美國的英偉達(dá)有意收購。自中美貿(mào)易戰(zhàn)以來，中國企業(yè)受制于美國不能升級(jí)架構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)并且這種風(fēng)險(xiǎn)長期存在，RISC－V開源即逐漸被廣泛接受為我國芯片廠商通過RISC－V架構(gòu)實(shí)現(xiàn)自主性提供可行性。
RISC－V是人類計(jì)算機(jī)40年歷史最大變量？
12月2日，RISC－V國際基金會(huì)批準(zhǔn)了15項(xiàng)新規(guī)范，包含了RISC－V指令集結(jié)構(gòu)下的40多個(gè)擴(kuò)展，其中重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了矢量、標(biāo)量加密和Hypervisor三條規(guī)范；知名RISC－V開發(fā)版制造商Sipeed宣布將在2022年上市全球首款RISC－V智能手機(jī)。
RISC－V頻頻亮相，物聯(lián)網(wǎng)將是會(huì)帶來RISC－V的新一輪繁榮。相比較其傳統(tǒng)的PC與手機(jī)時(shí)代，AIoT時(shí)代對(duì)于處理器的芯片需求提出了新的挑戰(zhàn)：功能需求碎片化、芯片的需求數(shù)量大。
RISC－V模塊化、可擴(kuò)展、簡潔的技術(shù)特點(diǎn)使其成為物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的理想指令集選擇。全球物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模超過20萬億美元，預(yù)計(jì)在2025年將達(dá)到1567萬億美元。中國物聯(lián)網(wǎng)市場蓬勃發(fā)展，2020年市場規(guī)模1．66萬億美元。
受益于物聯(lián)網(wǎng)興起，RISC－V逐漸出現(xiàn)了大規(guī)模投資。RISC－V國際協(xié)會(huì)的CEO在接受采訪時(shí)曾表示，“RISC－V將帶來自上世紀(jì) 80 年代以來歷史所見的計(jì)算和硬件路線的最大改變機(jī)會(huì)，這讓我每天都感到非常興奮。”RISC－V能成為國產(chǎn)突破口嗎？
在中國芯集成電路產(chǎn)業(yè)促成大會(huì)上，倪光南院士說，目前CPU市場主要被x86和ARM架構(gòu)所壟斷，而中國先要打破這個(gè)局面，實(shí)現(xiàn)自主可控，開源的RISC－V架構(gòu)將是一大發(fā)展機(jī)遇。
因此，從2018年開始，上海堅(jiān)定的推動(dòng)RISC－V的發(fā)展，發(fā)布了中國第一個(gè)與RISC－V相關(guān)的扶持政策，將從事RISC－V相關(guān)設(shè)計(jì)和開發(fā)的公司作為扶持對(duì)象。
在此之后，中國成立了三家關(guān)于RISC－V的聯(lián)盟會(huì)，分別是中國RISC－V產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和中國開放指令（RISC－V）生態(tài)聯(lián)盟、RISC－V基金會(huì)中國顧問委員會(huì)。
目前，國際RISC－V基金會(huì)中僅有14家最高級(jí)會(huì)員，其中有10家中國廠商，并且9家來自中國內(nèi)地，1家來自中國臺(tái)灣。這其中會(huì)員包括：阿里巴巴（平頭哥）、晶芯科技、成為資本、華為、ICT（中科院計(jì)算所）、ISVCAS（中科院軟件所）、ZTE（中興通訊）、賽昉科技、UNISOC（紫光展銳）、希姆計(jì)算。
RISC－V國內(nèi)玩家一覽
從產(chǎn)業(yè)鏈的上下游情況來看，我國廠商在各個(gè)環(huán)節(jié)均已有所布局。
芯片IP設(shè)計(jì)開放公司方面，芯原股份是全球第七、國內(nèi)第一的IP設(shè)計(jì)供應(yīng)商。公司面向云計(jì)算、智能物聯(lián)網(wǎng)以及 AI 等領(lǐng)域進(jìn)行 RISC－V 的指令集進(jìn)行研發(fā)布局，目前基于 RISC－V 架構(gòu)的 MCU 處在研發(fā)階段，逐步完善物聯(lián)網(wǎng)芯片 IP 產(chǎn)品的積累和布局。
文前提起的中科院RISX－V開源處理器“香山”，由中科院計(jì)算所研發(fā)。其第一代內(nèi)核“雁棲湖”在7月15日流片。基于28nm工藝，裸片面積6．6平方毫米，單核二級(jí)緩存1MB。性能方面，“雁棲湖”SPEC CPU2006 成績預(yù)計(jì)在 9＠1．3GHz，也就是 7／GHz 左右，大約相當(dāng)于 ARM A72／A73 的水平。
芯來科技，是中國大陸首家專業(yè)RISC－V處理器內(nèi)核IP和解決方案公司。自研推出的RISC－V處理器IP已授權(quán)多家知名芯片公司進(jìn)行量產(chǎn)，實(shí)測結(jié)果達(dá)到業(yè)界一流指標(biāo)。
阿里巴巴旗下平頭哥先后推出玄鐵902、906、907及910等多款RISC－V處理器產(chǎn)品，旗下玄鐵系列處理器出貨量已超20億顆，包括全志科技、卓勝微電子、中科藍(lán)訊等200多家企業(yè)都在采用玄鐵系列處理器設(shè)計(jì)芯片，并且開源了其玄鐵源代碼。
賽昉科技其成立于2018年，擁有完整的、經(jīng)過硅驗(yàn)證的RISC－V CPU IP產(chǎn)品線和平臺(tái)化的軟硬件全棧式芯片解決方案。在2020年9月，發(fā)布了全球首款基于RISC－V人工智能視覺處理平臺(tái)——驚鴻7100，此后還發(fā)布了基于RISC－V的天樞系列處理器和星光系列AI單板計(jì)算機(jī)。
芯片設(shè)計(jì)公司方面，兆易創(chuàng)新于去年率先將RISC－V架構(gòu)引入MCU領(lǐng)域，推出全球首個(gè)基于RISC－V內(nèi)核的GD32V系列32位通用MCU產(chǎn)品。其中 IP 核由兆易創(chuàng)新與芯來科技共同研發(fā)。
希姆計(jì)算專注與研發(fā)以RISC－V為基礎(chǔ)的人工智能領(lǐng)域?qū)Ｓ眉軜?gòu)處理器（DSA Processor），其自主研發(fā)的NeuralScale NPC核心架構(gòu)是世界領(lǐng)先的、以RISC－V指令集為基礎(chǔ)進(jìn)行擴(kuò)展、面向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的專用計(jì)算核心，具有世界領(lǐng)先水平的能效比（Power Efficiency）和極致的可編程性，能夠滿足云端多樣化的人工智能算法與應(yīng)用的需求。
此外樂鑫科技、北京君正等芯片設(shè)計(jì)公司也在進(jìn)行基于RISC－V架構(gòu)的芯片研發(fā)。
終端品牌及平臺(tái)公司方面，小米生態(tài)鏈公司華米已發(fā)布了全球首款就RISC－V架構(gòu)的可穿戴處理器；中科藍(lán)訊發(fā)布了基于RISC－V價(jià)格的TWS藍(lán)牙耳機(jī)；成為RISC－V基金會(huì)員的華為，也在進(jìn)行相關(guān)芯片的研發(fā)。
未來五年迎來高速增長
Semico Research預(yù)計(jì)，ARM出貨量有望被RISC－V超越，RISC－V處理器核心在未來五年最廣泛的應(yīng)用市場是工業(yè)市場，預(yù)計(jì)到2025年，市場上采用RISC－V架構(gòu)的處理器核心將超過624億顆，2018－2025年的年復(fù)合增長率高達(dá)146％。
可以預(yù)見，RISC－V在未來五年將高速增長，物聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展與中國自主造芯需求的碰撞，中國RISC－V正在加速繁榮。
