21世紀經濟報道記者駱轶琪 上海、深圳報道
在半導體的上遊晶片架構層面，多年來，伺服器領域以X86穩坐霸主地位，手機移動終端則以Arm占據99%的絕對優勢位置。
但市場總是會歡迎新入局者，尤其是與Arm同為精簡指令集（RISC）的類似架構，參與市場競争。這一方面源于部分既有架構的封閉性，另一方面高昂的晶片授權成本也催生市場找尋新的發展模式。
RISC-V就這樣走到了聚光燈下，雖然其并不是一種新生事物，實際上在2010年就由加州大學伯克利分院的一名教授發明。據統計，2022年全球采用RISC-V架構的晶片出貨量已超100億顆。作為參照，這一速度要快于Arm架構。
半導體市場也呼喚一種不由某家廠商所主導，且開源的基礎晶片架構。中國工程院院士倪光南多次表示，中國在晶片産業發展過程中應當重視RISC-V架構，除了架構本身的優勢外，近些年其生态培育已經日臻完善。
業界對于RISC-V的定位是，将與X86和Arm“三分天下”。
RISC-V快速發展
RISC-V是什麼？為什麼在實力雄厚的既有架構面前，這一新架構被推到台前？
某種程度上看，RISC-V和Arm同屬精簡指令集（RISC）架構，相比複雜指令集（CISC）架構的X86來說，前者具有功耗較低、運算相對簡單的特點，後者則更偏向于較重規模的運算能力。由此在應用場景中，X86更多被應用在伺服器等對運算有更高規模的場景，RISC的代表之一Arm則更多被用在相對輕量化的電子終端裝置如手機中。
從商業模式來說，X86是封閉的指令架構，供應商主要為英特爾和AMD，基于架構開發晶片并且售賣；Arm架構是由Arm公司研發，基于架構再開發處理器核出售給晶片設計公司。
由此，RISC-V是目前市面上主流架構中，并不由某一家公司所主導的晶片架構，且采用了開源架構，其特性在于可定制、易于擴充等。
近幾年來，有越來越多半導體業界的頭部公司和産業人士開始參與RISC-V建設。
前不久，全球晶片龍頭公司高通、博世、英飛淩、Nordic半導體、恩智浦等宣布，将聯手組建一家專注RISC-V技術的新公司，初期重點将在汽車領域，遠期目标是拓展到移動和物聯網等市場。當然新公司落地還有待監管機構準許。
曾在蘋果、AMD等公司擔任核心研發人員的不少半導體業界資深人士也相繼加入定位RISC-V架構的晶片創業公司、擔任核心崗位。如Jim Kelle，他曾參與研發蘋果A4、A5兩款處理器晶片，在AMD趕上英特爾的道路上也是關鍵人物，其目前就職于TenstorrentInc，一家專注RISC-V晶片開發的加拿大晶片獨角獸公司。
“觀察海外頭部晶片設計公司的牛人會發現，不少新成立、備受關注的RISC-V晶片公司，原本出自蘋果晶片團隊。他們從X86架構轉移到Arm架構，再到今天從事RISC-V。我會認為，這一群人反複在流動中探路，但這基本也就代表了未來趨勢。”一名晶片行業從業者如此對記者感慨。
“某種程度上，RISC-V有類似踩Arm的石頭過河的感覺，包括應用落地和建設生态的過程。”該名人士分析，目前在生态建設方面，最大的感受是，參與的企業越來越多，企業體量也越來越高。
類似Arm的Linaro生态，此前谷歌、高通、英特爾等公司參與發起全球RISC-V軟體生态計劃（RISE），旨在加速RISC-V新架構的生态建設和應用商業化程序，成員将推動RISC-V處理器在移動通信、資料中心、邊緣計算和自動駕駛等領域落地。
“這就類似馬太效應、赢家通吃。”前述人士進一步表示，典型如Arm的高端産品路線圖正由蘋果主導推動，在國内創業公司看來，一些晶片行業龍頭入場、RISC-V本身龍頭公司也在積極推出産品，這導緻的結果是，即便以一年為周期回望，都會發現其中的應用場景和性能疊代都有很大變化與提升。“現在的感受是，如果你還不進入RISC-V産業，後續想再進來就沒機會了。”
進入複雜晶片
從早年間在IoT和MCU類晶片中較多應用，至今RISC-V架構已經進入越來越多的複雜晶片領域。
一名此前多年從事Arm架構晶片設計的從業者對記者分析，“RISC-V在硬體層面的核性能發展到了一個新階段，同時産業界也希望在X86和Arm的既有龍頭之外，找到一種新的、不受單一企業主導的産業力量。接下來還需要提升的就是軟體生态，後續還将包括IP的一系列整合等，會讓RISC-V晶片慢慢從偏低端往高端方向發展。”
近日舉行的第三屆滴水湖中國RISC-V産業論壇期間記者發現，已經有定位高性能CPU、AI計算、通信等領域的RISC-V晶片産品出現，其中有的已經實作量産。
（關于“RISC-V有望在哪些領域‘三分天下’”話題的投票結果。圖源：滴水湖論壇官方）
典型代表是前述TenstorrentInc公司，就是定位打造高性能RISC-V晶片。TenstorrentInc首席CPU構架師練維漢在現場分析道，計算要發生在任何一個角落。舉例來說，人類作為一種複雜的生物機器，不會讓所有皮膚接觸到的資訊都要傳遞到大腦做決定，而是一些觸覺資訊在皮膚層面就進行了篩選。同理在計算領域，不會把所有接收到的計算資訊都上傳雲端，而是讓計算發生在每一個角落，才能夠更好實作功效需求。
這就需要晶片底層能力的可擴充性、精簡、開源；同時，雖然目前Transformer架構成為推動AI的核心，但倘若未來出現變數，就需要晶片設計具有足夠的彈性，RISC-V恰好都具備這些能力。
公開資料顯示，在一項專業基準測試中，Tenstorrent推出基于自有處理器核心的RISC-V CPU晶片評分領先于英特爾的Sapphire Rapids、英偉達的Grace和AMD的Zen4。
南京創芯慧聯技術有限公司副總裁周晉則指出，RISC-V有很多好處，但一大難題是代碼密度。此前沒有人敢用RISC-V設計通信基站晶片，就是因為其算法太複雜，很難在有限時間内把代碼優化到極緻。但通過與國内産業鍊廠商的合作，目前其推出的産品已經可以采用64位大核心，實作較好的內建度，并将商用。
“未來，一台手機就是一個雲服務終端，這時RISC-V會有巨大價值。”周晉分析道，生成式AI浪潮中最核心的兩點是：算力、資料。也即用IoT生成足夠多的資料，把它灌到大算力晶片中，通過5G網絡作流轉；未來将用超低延遲時間的技術，把它呈現在眼鏡上。
“以RISC-V的能力和基帶開發能力，加上國内營運商的雲網系統，有可能建立全新的産品形态：一個比目前蘋果眼鏡還要輕一半的眼鏡、但效果差不多、成本非常低，希望以RISC-V為動力加速元宇宙就緒。”他續稱。
另據記者了解，國内也有機構在嘗試用RISC-V架構設計GPGPU晶片。“核心原因有兩點，第一是RISC-V的Vector擴充支援用GPGPU方式來執行；第二是當從業者不想僅僅通過購買公版IP做産品，而是需要嵌入自己獨特需求的時候，RISC-V作為被大多數人接受的開源指令集架構，被選擇是順理成章。”該團隊負責人如此對21世紀經濟報道記者表示。
如何“三分天下”？
從簡單晶片在走向高端路途中，RISC-V主要被看好的落點在于汽車和AI相關，關于其中哪一個場景更容易落地，目前業内可能還各有答案，目前相關領域國内都有了成果。
（“RISC-V高端應用在伺服器和汽車電子場景中哪一個更容易落地”話題的投票，圖源：滴水湖論壇官方）
芯來科技是全球率先在車規領域取得突破的公司。據芯來科技CEO彭劍英介紹，旗下功能安全CPU-NA900，是首款ISO26262 ASIL-D産品認證的RISC-V CPU IP。
“我們為什麼選擇汽車作為主攻方向？因為新能源汽車的出現，給電氣化架構帶來新改變，也就意味着有新市場、新技術需求，給RISC-V帶來新發展機會。”她進一步分析，在汽車晶片行業，國内整體起步相對偏晚，希望通過借助RISC-V的路徑與國内汽車上下遊合作夥伴一起完成從0到1的過程。
“在新的汽車電子上，很多細分市場不再像傳統大家熟悉的比如車載MCU一樣，我們看到OEM走在前面，很多細分市場如毫米波、雷射雷達、汽車以太網等出現，‘新’就意味着需要創新，對新技術也會比較開放。我們客戶對RISC-V的接受和擁抱程度，遠高于傳統的晶片設計公司。”彭劍英表示。
練維漢也分析道，未來的汽車可以類似了解為手機加四個輪子。“大型汽車公司目前最焦慮的就是，以前最擅長的駕駛系統優勢，在電動汽車中不見了。唯一能夠與新進入者競争的就是車載系統。這也是為什麼這麼多汽車公司要找不同的電子公司幫助做配套，就是因為要有差異性，車載系統表現好，才能走向更加高端的領域。是以未來的汽車電子系統一定是定制指令集。”
由此來看，目前X86和Arm架構都很少會為小規模公司提供定制化需求，唯一的選擇就是RISC-V架構。“是以我認為在目前節點，RISC-V在自動駕駛、電子系統等方面都有很好的契機。”他進一步指出，整體來看，RISC-V架構向高性能運算、伺服器、車載等方面推進落地，将相對更有機會。
至于何時RISC-V能真正有望來到“三分天下”，前述業内人士對記者分析，如果Arm授權體系出現一些變數，同時RISC-V的高性能進展更順利、核性能提升很快，生态進展也很順利的前提下，很快Arm就會與RISC-V正面交鋒。
當然，RISC-V作為後來者，面臨的挑戰還有很多。除了生态建構依然在完善程序中，這種開源架構也要避免類似此前MIPS架構所帶來的分散化、碎片化難題。
前述從業者就對21世紀經濟報道記者舉例表示，“Arm隻是一家公司，但這麼多廠商都加入RISC-V架構後，怎麼整合生态，最關鍵是商業利益該怎麼配置設定，都是從業者需要好好探讨的話題。”
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