核心提示：
1. 國(guó)內(nèi)芯片行業(yè)之所以對(duì) RISC-V 架構(gòu)寄予厚望，很大部分原因是美國(guó)對(duì)華為的卡脖子事件，這讓我們意識(shí)到芯片一定要自主研發(fā)，擺脫對(duì)國(guó)外的技術(shù)依賴(lài)。而 RISC-V 的開(kāi)源特性，被業(yè)內(nèi)視作可繞開(kāi)西方壟斷的技術(shù)方向。
2.平頭哥副總裁孟建熠向鳳凰網(wǎng)科技表示，隨著 AIoT 時(shí)代的到來(lái)，催生了對(duì)芯片的定制化需求，這種碎片化的需求更容易被低功耗、可定制化的 RISC-V 處理器滿(mǎn)足，（RISC-V 處理器）取得了顯著的進(jìn)展，發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>
3.RISC-V 為國(guó)內(nèi)突破芯片壟斷帶來(lái)了希望，但不能盲目樂(lè)觀，它還有諸多風(fēng)險(xiǎn)和技術(shù)挑戰(zhàn)。半導(dǎo)體專(zhuān)家張國(guó)斌指出，RISC-V 的開(kāi)源免費(fèi)，業(yè)內(nèi)認(rèn)為并非完全免費(fèi)，基于 RISC-V 開(kāi)源架構(gòu)開(kāi)發(fā)芯片產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)成本也不可被忽視。此外，目前很多接口不兼容 RISC-V，生態(tài)體系并不完善。
“中國(guó)芯應(yīng)走第三條路 。”
8 月 24 日，倪光南院士在 2022 RISC-V 中國(guó)峰會(huì)致辭中表示：目前，主流 CPU 市場(chǎng)仍被 X86、ARM 架構(gòu)壟斷，但新興的開(kāi)源指令集 RISC-V 將為我國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供新機(jī)遇，如果抓住機(jī)會(huì)，就有可能在 CPU 核心技術(shù)上掌握主動(dòng)權(quán)。
誕生于 2010 年的 RISC-V，是一個(gè)基于精簡(jiǎn)指令集（RISC）原則的開(kāi)源架構(gòu)，是 ARM 和 x86 架構(gòu)之外規(guī)模最大的 CPU 架構(gòu)，同時(shí)也是國(guó)內(nèi)自主研發(fā)芯片的主攻架構(gòu)之一。
在地緣政治影響全球經(jīng)濟(jì)的當(dāng)下，芯片自主重要性不言而喻。本月，美國(guó)總統(tǒng)拜登本正式簽署了《芯片與科學(xué)法案 2022》undefined 其中明確規(guī)定獲得美方補(bǔ)助的企業(yè)十年內(nèi)不得與中國(guó)或其他令美國(guó)擔(dān)憂(yōu)的國(guó)家進(jìn)行任何重大交易，市場(chǎng)對(duì) RISC-V 關(guān)注度再次提高。
圖｜中國(guó)工程院院士倪光南
倪光南院士的發(fā)言，堅(jiān)定了芯片行業(yè)自主研發(fā)信心的同時(shí)，也引發(fā)了一定討論。
RISC-V 架構(gòu)，為何能與 ARM / X86 一較高下？中國(guó) RISC-V 產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀如何？它會(huì)是中國(guó)芯片自主的關(guān)鍵技術(shù)方向嗎？ 帶著這些問(wèn)題，鳳凰網(wǎng)科技采訪(fǎng)了平頭哥副總裁孟建熠，電子創(chuàng)新網(wǎng)創(chuàng)始人、半導(dǎo)體專(zhuān)家張國(guó)斌。
RISC-V 為何能與 ARM / X86 一較高下？
目前的芯片市場(chǎng)，存在 X86、MIPS、ARM、RISC-V 四種主流指令集，也是大家常說(shuō)的芯片架構(gòu)。指令集 / 架構(gòu)，是存儲(chǔ)在處理器（芯片）內(nèi)部指導(dǎo)它運(yùn)行計(jì)算的一系列規(guī)范語(yǔ)言，包含各種復(fù)雜的算法。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，指令集 / 架構(gòu)的先進(jìn)與否直接關(guān)系到 CPU 性能。
倪光南院士看好的 RISC-V，是一個(gè)基于精簡(jiǎn)指令集（RISC）原則的開(kāi)源架構(gòu)。不同于 x86、ARM 等國(guó)外商業(yè)公司私有指令集架構(gòu)，RISC-V 最大的特點(diǎn)是“開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)化”，即允許任何人設(shè)計(jì)制造芯片、免版稅。
這意味著，任何公司都能使用 RISC-V，無(wú)需擔(dān)心“斷供”風(fēng)險(xiǎn)。因此一度被視作我國(guó)實(shí)現(xiàn)芯片自主的希望。
RISC-V 具備架構(gòu)簡(jiǎn)單、可模式化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。例如，RISC-V 基本指令集 RV32I 只有 47 條指令，而 x86 指令集已超過(guò) 1400 條，ARM 指令集增加到了 1200 條。同時(shí)，X86 和 ARM 每月都會(huì)增加兩條，而 RISC-V 不會(huì)再增加，這樣能降低處理器的芯片面積和能耗。
由于 RV32I 指令集是固定不變的，編譯器編寫(xiě)者、語(yǔ)言程序員有穩(wěn)定的目標(biāo)，還能通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)將不同部分組織在一起。換言之，RISC-V 沒(méi)有 X86 / ARM 指令集背負(fù)的兼容性包袱，能更好的滿(mǎn)足細(xì)分場(chǎng)景的需求。
RISC-V 的特性，使它快速崛起于全球范圍，成為半導(dǎo)體、物聯(lián)網(wǎng)等新興應(yīng)用領(lǐng)域的創(chuàng)新焦點(diǎn)。近年來(lái)，RISC-V 在工業(yè)控制、車(chē)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用較為活躍，尤其是在端側(cè) RISC-V 架構(gòu) IP 覆蓋了安全芯片、AIoT 等應(yīng)用場(chǎng)景，而這些以往都是 Arm 主導(dǎo)的領(lǐng)域。
平頭哥副總裁孟建熠向鳳凰網(wǎng)科技表示，隨著 AIoT 時(shí)代的到來(lái)，涌現(xiàn)出越來(lái)越多的智能設(shè)備，催生了對(duì)芯片的定制化需求，這種碎片化的需求更容易被低功耗、可定制化的 RISC-V 處理器滿(mǎn)足，因此取得了顯著的進(jìn)展，發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>
行業(yè)層面上，RISC-V 基金會(huì)已吸引了大量廠商加盟，包括英偉達(dá)、谷歌、西數(shù)、高通、三星、華為海思等，會(huì)員已超過(guò) 3100 家。目前，市場(chǎng)上已經(jīng)有 100 億顆 RISC-V 內(nèi)核，RISC-V 僅用 12 年時(shí)間創(chuàng)下的數(shù)據(jù)超過(guò) AER 的同期數(shù)據(jù)；2021 年，共有超過(guò) 160 個(gè)面向各領(lǐng)域處理器核，向各行業(yè)滲透。
RISC-V 是中國(guó)芯片自研的關(guān)鍵解？
國(guó)內(nèi)芯片行業(yè)之所以對(duì) RISC-V 寄予厚望，很大部分原因是美國(guó)對(duì)華為的卡脖子事件，讓我們意識(shí)到芯片一定要自主研發(fā)，擺脫對(duì)國(guó)外的技術(shù)依賴(lài)。而 RISC-V 的開(kāi)源特性，被業(yè)內(nèi)視作可繞開(kāi)西方壟斷的技術(shù)方向。
2018 年，美國(guó)商務(wù)部禁止中興銷(xiāo)售零部件、商品，致使后者芯片短缺；2019 年，美國(guó)對(duì)華為實(shí)行芯片制裁后，國(guó)內(nèi)芯片企業(yè)擔(dān)憂(yōu)與 ARM 的合作面臨的風(fēng)險(xiǎn)，陸續(xù)加入了 RISC-V 陣營(yíng)。
與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)政府政策、產(chǎn)業(yè)研究等多方面協(xié)同推動(dòng) RISC-V 架構(gòu)加速發(fā)展。2018 年，上海市政府發(fā)布一份支持軟件和集成電路的政策，其中明確提到“支持基于 RISC-V 指令集架構(gòu)、32 位及以上的處理器芯片的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”。
同年，倪光南聯(lián)合國(guó)內(nèi)業(yè)界人士成立了中國(guó) RISC-V 產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。隨后，在中科院牽頭下，中國(guó)開(kāi)放指令生態(tài)（RISC-V）聯(lián)盟成立。兩個(gè)聯(lián)盟的成立，初衷都是為推動(dòng) RISC-V 生態(tài)在中國(guó)本土的完善。
目前，RISC-V 理事會(huì)中 80% 以上的最高級(jí)別會(huì)員都為中國(guó)企業(yè)，超過(guò) 70% 的 RISC-V 主要成員來(lái)自中國(guó)，包括阿里巴巴、華為、中芯國(guó)際、紫光展銳、晶晨股份、芯原股份等。截至今年，RISC-V 處理器在 IoT 的應(yīng)用規(guī)模超 100 億，中國(guó)公司的出貨量占 50%。
中國(guó)企業(yè)在 RISC-V 技術(shù)和應(yīng)用上的貢獻(xiàn)度也越來(lái)越高。8 月 24 日，阿里平頭哥發(fā)布首個(gè)高性能 RISC-V 芯片設(shè)計(jì)平臺(tái)無(wú)劍 600，將 RISC-V 從 1GHz 主頻性能帶到 2GHz 商用性能水平；去年底，華為海思官網(wǎng)公布全新的高清電視芯片 Hi373V110，內(nèi)置海思全自研 RISC-V 架構(gòu)的 CPU；此外，中興、芯原股份也在加速自研基于 RISC-V 架構(gòu)的產(chǎn)品。
多位專(zhuān)家認(rèn)為，RISC-V 架構(gòu)對(duì)于中國(guó)企業(yè)來(lái)說(shuō)是一個(gè)難得的機(jī)遇，因?yàn)?RISC-V 起步晚，國(guó)內(nèi)外差距并不像傳統(tǒng) X86 架構(gòu)領(lǐng)域那么大，有一定的趕超空間。
半導(dǎo)體專(zhuān)家張國(guó)斌透露，盡管 ARM / X86 架構(gòu)還是 CPU 市場(chǎng)主流，但為了提前搶占物聯(lián)網(wǎng)、AR 智能等市場(chǎng)風(fēng)口，RISC-V 已成為不少車(chē)企、以及科技公司的重點(diǎn)項(xiàng)目。
RISC-V 生態(tài)不夠成熟，具有專(zhuān)利風(fēng)險(xiǎn)
雖然 RISC-V 為國(guó)內(nèi)突破芯片壟斷帶來(lái)了希望，但也不能盲目樂(lè)觀，它還有諸多風(fēng)險(xiǎn)和技術(shù)挑戰(zhàn)。
半導(dǎo)體專(zhuān)家張國(guó)斌告訴我們，業(yè)內(nèi)已有共識(shí)，RISC-V 是開(kāi)源指令集，但不是完全免費(fèi)。例如，部分公司會(huì)基于 RISC-V 指令集設(shè)計(jì)出商業(yè)型 CPU，然后再將 CPU 賣(mài)出去或者進(jìn)行授權(quán)。從這個(gè)意義上說(shuō)，它是開(kāi)源的，不是免費(fèi)的。
與此同時(shí)，基于 RISC-V 架構(gòu)開(kāi)發(fā)芯片的風(fēng)險(xiǎn)成本不可被忽視。RISC-V 是開(kāi)源可供使用的，也意味著沒(méi)有“售后”服務(wù)，采用該架構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題可能需要自行摸索解決方案。在專(zhuān)業(yè)性極強(qiáng)的芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域，處理問(wèn)題可能要付出更多的成本和時(shí)間。
RISC-V 當(dāng)前處于發(fā)展階段，目前很多接口不兼容 RISC-V，這也阻礙其發(fā)展。孟建熠指出，ARM 已建構(gòu)起一套更為完整的軟硬件生態(tài)體系，并形成了可靠的商業(yè)循環(huán)，RISC-V 要發(fā)展到 ARM 的成熟度，還有一段長(zhǎng)路要走。
張國(guó)斌則表示，ARM 在中國(guó)花了十年以上時(shí)間才建立成熟的生態(tài)。RISC-V 起點(diǎn)較高，國(guó)內(nèi)響應(yīng)企業(yè)也好，時(shí)間可能會(huì)縮短，至少也要三至五年時(shí)間?！笆袌?chǎng)穿透力沒(méi)那么快，現(xiàn)在真正基于 RISC-V 量產(chǎn)芯片并不多，也沒(méi)有通用型芯片。”
此外，相比 X86 和 ARM，RISC-V 在高性能計(jì)算領(lǐng)域的發(fā)展仍不充分。
GMP 庫(kù)開(kāi)發(fā)者 Torbj?rn Granlund 曾指出，RISC-V 指令集過(guò)于簡(jiǎn)單且碎片化，導(dǎo)致它大部分的應(yīng)用場(chǎng)景是嵌入式。高性能處理器方面，RISC-V 芯片產(chǎn)品以 32 位居多。從現(xiàn)實(shí)情況來(lái)看，RISC-V 將繼續(xù)向高性能演進(jìn)，而高端化“起勢(shì)”也需長(zhǎng)時(shí)間的錘煉。
孟建熠表示，高性能 RISC-V 芯片的量產(chǎn)，要求先進(jìn)工藝，更考驗(yàn)整個(gè)芯片設(shè)計(jì)的能力，特別體現(xiàn)在性能和功耗的平衡把握上，需要投入大量的研發(fā)精力。
最后，RISC-V 的興起還需要新產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)。
在電腦處理器、手機(jī)處理器領(lǐng)域，X86 / ARM 生態(tài)已經(jīng)相當(dāng)成熟，RISC-V 想從中爭(zhēng)奪市場(chǎng)份額，無(wú)異于“虎口奪食”。而在物聯(lián)網(wǎng)、安全芯片、智能穿戴等領(lǐng)域，Arm 市場(chǎng)基石并不穩(wěn)固，對(duì)于 RISC-V 來(lái)說(shuō)更有機(jī)會(huì)。
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