三足鼎立！RISC-V處理器IP市場

我從2018年開始關注RISC-V，先後采訪和報道過芯來科技聯合創始人胡振波和徐來、芯原董事長戴偉民博士、台灣晶心科技董事長林志明和總經理蘇泓萌博士、SiFive聯合創始人Naveed Sherwani博士，以及RISC-V國際基金會CEO Calista Redmond女士等。雖然最近幾年RISC-V在國内處理器生态圈發展得十分紅火，但我因為工作重點放在中國IC設計行業的Fabless 100排行榜上，對RISC-V發展趨勢的跟蹤就沒有那麼及時了。

最近受邀參加晶心科技舉行的Andes RISC-V CON會議，才有機會重新整理我對RISC-V最新發展狀況的認知，同時對一直專注于将RISC-V推向主流市場的Andes晶心也有了新的認識。按我一貫喜歡深挖某一細分市場深度的寫作風格，我也借此機會在網絡上搜集一下關于RISC-V的全球動态。有幸發現SHD Group釋出的一份RISC-V市場分析報告，很受啟發，正好結合晶心科技這幾年的快速發展，來談論一下RISC-V的現狀和未來趨勢。

為更好地促進RISC-V生态在大灣區的發展，深芯盟将聯合RIOS實驗室在灣芯展期間舉辦RISC-V生态發展論壇，歡迎對RISC-V感興趣的朋友與主辦方聯系。

RIOS實驗室（RISC-V International Open Source Laboratory）根據深圳市諾貝爾獎科學家實驗室組建規定，以清華-伯克利深圳研究院為依托機關，由2017年圖靈獎得主David Patterson教授擔任主任。實驗室瞄準世界CPU産業戰略發展新方向和粵港澳大灣區産業創新需求，聚焦于RISC-V開源指令集CPU研究領域開展研究，相關研究面向未來智能低碳戰略性新興産業布局，包括：低能耗存儲計算融合技術前沿探索，開源軟硬體融合系統與生态環境建設，從OpenISA指令集、OpenEDA工具、到OpenPDK流片生産等全芯供應鍊開源探索及安全可靠驗證。

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基于RISC-V的SoC晶片和CPU IP市場趨勢

根據SHD Group報告的統計和預測，基于RISC-V的SoC晶片出貨量和銷售額到2030年将分别達到162億顆和920億美元，2022-2030期間的年複合增長率（CAGR）分别為44%和47%。就設計應用市場來說，消費電子應用是最大的市場，計算機和網絡應用緊随其後。

從第三方RISC-V IP的角度來看，2023年這個細分市場的規模約為1.56億美元，預計到2030期間的增長率為39.%，到2030年将達到16億美元（這個預測不包括新興的chiplet市場）。

從供應商角度來看，台灣的晶心科技出貨量是最大的，約占整個市場的30%。另外兩家主要供應商是美國的SiFive和中國大陸的芯來科技。經過多年發展，筆者認為全球RISC-V CPU商用IP市場已經初步形成三足鼎立之勢。SiFive是RISC-V的創始者和美國高端RISC-V處理器設計的上司者，芯來科技是中國市場開路先鋒和最大受益者，而Andes晶心科技則是主流RISC-V應用的上司者。

如果進一步對RISC-V CPU IP市場進行細分，從上圖可以看到，2022年的授權（licensing）總營收為5910萬美元，而按出貨量提成的權利金（royalties）營收隻有1670萬美元。預計未來這一趨勢将有巨大變化，到2027年二者的收入水準将持平，随後權利金收入将持續快速增長，遠超授權收入。

這一現狀和趨勢從晶心的财報也可以看出，其2023年整體收入中，IP授權業務占比高達63%，而權利金占比僅22%。據晶心科技董事長林志明解釋，目前RISC-V客戶的合作主要以IP授權為主，因為客戶晶片設計和出貨需要時間，權利金營收需要等2-3年後才能看到明顯的增長。

晶心科技2023 Q1-Q4 營收商業模式分析。（來源：晶心科技）

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驅動RISC-V發展的三駕馬車

RISC-V在全球範圍的快速發展自然離不開RISC-V國際基金會的有效營運和營銷宣傳，但更大範圍的生态圈驅動力量包括如下方面：

1.RISC-V軟體生态系統（RISE）的啟動加速了針對RSIC-V架構處理器的開源軟體的發展；

2.業界知名CPU IP開發商的大力支援，包括Andes晶心、SiFive和芯來，GPU IP開發商Imagination也全面支援RISC-V，而全球知名IP供應商新思科技也将其ARC處理器核心轉向RISC-V；

3.英特爾、Google、阿裡和高通等晶片和網際網路巨頭也紛紛加入RISC-V陣營；

4.EDA和開發工具供應商都開始支援RISC-V架構的開發；

5.高通、NXP、英飛淩、Nordic半導體和博世等歐洲企業在德國慕尼黑聯合成立一家獨立公司Quintauris，專門開發相容RISC-V的産品；

6.瑞薩采用Andes 晶心 RISC-V D25F開發32位和64位MCU及MPU産品；

7.META基于Andes 晶心RISC-V AX25核心開發AI訓練和推理加速晶片；

8.阿裡釋出基于RISC-V核心的資料中心AI加速晶片。

此外，SiFive最近加入由 ASE 實驗室、PLCT 實驗室和算能 (Sophgo) 聯合發起的甲辰計劃 (RISC-V Prosperity 2036) ，其核心目标是圍繞 SG2380、香山等高性能 RISC-V 處理器及 IP，協助業界開發适合各領域商業應用的解決方案，旨在促進 RISC-V 在未來12年内實作從資料中心到桌面辦公、從移動穿戴到智能物聯網全資訊産業覆寫的開放标準體系及開源系統軟體棧，同時推進 RISC-V 軟硬體生态的成熟度達到或超過其它主流架構。

從應用驅動的角度來看，推動RISC-V快速發展的應用市場主要是AI、物聯網和汽車。據Semico預測，基于RISC-V的AI晶片到2027年将達到250億顆，銷售額達到2910億美元，增長率高達73.6%。為把握這一市場機遇，晶心開發出了一系列針對不同AI應用的RISC-V處理器核心，從端側的AIoT、智能攝像頭、智能家居、移動AR/VR，到汽車智能駕駛和資料中心AI訓練及推理等應用。

另據Counterpoint預測，到2025年RISC-V将占據IoT市場的28%，汽車市場的10%。晶心針對汽車應用市場推出的AndesCore功能安全處理器适用于多種汽車功能安全場景，包括車規級MCU和域控制器、顯示面闆、車内監控、無鑰匙開門、照明控制、胎壓監控和視覺ADAS等。其功能安全處理器開發線路示意圖如下。

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RISC-V生态與Chiplet

我最近比較關注Chiplet與先進封裝這一新興技術和市場的發展，也為此請教了晶心總經理蘇泓萌博士。他認為Chiplet對RISC-V是一個很好的機會，尤其是在高性能計算和AI晶片的設計上。英特爾、AMD和英偉達都已經采用Chiplet方式開發針對資料中心和AI加速的晶片，專注于資料中心應用的Ventana在其RISC-V處理器晶片的設計中已經采用Chiplet。對于像晶心這樣的RISC-V處理器核心IP開發商來說，Chiplet将是一個新的IP商業模式。

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結語

以開源起家的RISC-V已經在全球範圍内掀起風浪，将與傳統的X86和Arm在處理器ISA領域形成三足鼎立之勢。而在RISC-V處理器商用IP這一細分市場，Andes晶心科技、SiFive和芯來也逐漸形成三足鼎立之勢。無論哪種架構，是否開源，都需要把握未來的應用發展趨勢。IoT、AI和汽車智能駕駛是驅動RISC-V進入主流處理器市場的三駕馬車，Arm和多家RISC-V供應商都在搶占高性能計算、桌面計算和移動計算的新興市場。此外，Chiplet将是IP供應商需要密切關注的一個新興商業模式，能否摸索出一個正确的模式也許将決定處理器核心IP供應商的未來。