作者 | 心緣
編輯 | 漠影
2020年黑天鵝事件接踵而至，但RISC-V創企睿思芯科並沒受太多影響，相反，創始人譚章熹對這一年的進展很滿意，晶片也在年底順利量產。
距離RISC-V誕生已過去十年，這個每每被談及，必與x86、Arm相提並論的新興指令集架構，正在物聯網、雲端等更多場景中發揮潛能，並吸引了高通、英偉達、阿里巴巴、華為、三星、臺積電等知名科技巨頭及一眾創企的積極布局。
其中，睿思芯科是極具代表性的玩家之一，創始人譚章熹博士，是加州大學伯克利分校RISC-V原創項目組中的主力成員之一。他的博士生導師David A.Patterson教授是2017年圖靈獎得主，也是精簡指令集（RISC）的先驅。
▲2017年圖靈獎得主、計算機體系結構宗師David A.Patterson
「RISC-V是我看著長起來的。」譚章熹回憶說，當初因為研究遇到瓶頸，而x86、Arm有存在商業授權的問題，他所在的項目組決定創造一個全新的指令集架構，RISC-V由此誕生。
如今十年過去了，RISC-V從一個小眾的實驗室項目逐漸走到了產業中，通過各類電子產品開始進入千家萬戶。譚章熹也身兼數職，既作為創業者，也作為RISC-V國際協會的董事、RIOS Lab聯合主任、清華-伯克利深圳研究院兼職教授，推動RISC-V的生態建設和人才培養。
▲睿思芯科創始人兼CEO譚章熹
近日，芯東西與譚章熹進行了深入交流。除了講述RISC-V從誕生至今的幕後故事外，譚章熹還分享了關於晶片研發落地的思考與經驗，以及它有望帶給半導體產業的獨特價值。
一、從3個月暑期項目中誕生的全新指令集架構
譚章熹本科就讀於清華大學電子工程系，碩士就讀於清華計算機系，隨後赴加州大學伯克利分校攻讀EECS博士，師從David A.Patterson教授。
讀博期間，起初譚章熹和師弟做的是SPARC，但隨著項目推進，他們發現SPARC的一些既定特徵（例如register windows）束縛了他們的研究。
擺在眼前的路有兩條，一是採用既有指令集，二是做一套新指令集。
指令集架構（ISA）猶如軟體與硬體之間溝通的橋梁。如果將指令比作詞彙，那麼指令集架構就相當於漢語詞典，一個程序相當於一本用漢語詞典中的詞彙寫成的書，而指令集架構的所有者可以決定誰能用它的指令來構造硬體。
當時包括x86和Arm在內，所有指令集都無法滿足他們的研發需求。x86已有上萬條指令，Arm在2010年還沒開發出64位，授權費用高昂、拿到授權時間長……種種束縛下，他們選擇第二條路。
2010年5月，一個暑期項目正式啟動，經過3個月的研發，全新指令集架構RISC-V新鮮出爐。
譚章熹的導師David A.Patterson是知名計算機體系結構宗師。早在四十年前，Patterson教授即開始帶著研究生做第一代精簡指令集（RISC）。第一、二、三、四代RISC都是在上世紀80年代實現，RISC-V直接沿用前四代的命名方法。
在研發RISC-V時，項目組更加注重「精簡」這一特性。比如x86有上萬條指令，Arm有1000多條指令，而RISC-V的指令數只有40多條。
另外，RISC-V允許模塊化擴展，將不同功能子集分的很細，不同模塊之間可以自由排列組合，並支持可擴展定製指令。有能力的公司即可在指令集層面定製一個面向特定場景最優化的命令，來滿足差異化運算需求，並有效降低硬體成本。
項目組將RISC-V放到網上後，慢慢有工程師認為UC伯克利發明的這個新指令集很好用。一開始，有人提問：「這個東西為什麼不支持……？」項目組成員們還覺得好奇：「這是我們自己用來科研的，你憑什麼給我提這些需求？」
項目組成員們覺得好奇：「這是我們自己用來科研的，你憑什麼給我提這些需求？」
漸漸地，他們意識到RISC-V的影響力，決定把它變成開源項目，並於2015年成立RISC-V基金會，進一步推廣RISC-V生態的發展。
二、RISC-V不是Arm的廉價替代，每一行代碼都要由中國工程師敲出來
RISC-V被業界寄予如此大的期望，與「開源」這個詞密不可分。
一方面，它能降低架構授權門檻、節省晶片研發成本。企業或個人無需支付高額的架構授權費用，即可使用或修改RISC-V代碼，實現晶片的定製優化。
另一方面，它不受地緣政治的影響，滿足許多地區對晶片自主可控的需求。相比之下，無論是封閉生態的x86，還是授權模式的Arm，都存在被限制使用的風險。
譚章熹也觀察到這一趨勢，他判斷，RISC-V有望催化更多中國CPU行業的創新機遇，以RISC-V為代表的開源硬體，或將影響硬體產業變革。
在他看來，RISC-V絕非Arm架構的廉價替代，反而能做到Arm做不到的事情。隨著定製化需求的增加，RISC-V有望產生與Arm時代不同的高端IP定製需求市場。
結合技術與行業追求，譚章熹於2018年8月在深圳創立睿思芯科，目標是完全立足於國內自研，打造高端RISC-V晶片。
睿思芯科已自主設計了超低功耗AI處理器IP核、超低功耗32位MCU、高能效64位多核異構AI處理器等先進RISC-V晶片方案，並配以完善的端到端開發工具平臺，方便用戶快速部署應用。
▲睿思芯科超低功耗32位MCU Pygmy-E
睿思芯科擅長軟硬體一體化設計，在指令集架構和低功耗微架構設計方面均有先進的技術積累。譚章熹的求學經歷，也使其深得最正統RISC-V技術的精髓。
公司成立第一天，他立下目標，希望每一行代碼都是在中國、由中國工程師敲出來的，而不是像外企那樣，主要人力或主要研發地點仍在國外。
2020年驗證了譚章熹的前瞻意識。因為新冠疫情、貿易摩擦等多重外部因素影響，中國、日本、歐洲等地區對半導體國產化的熱情空前高漲，而RISC-V恰恰是一個可行之道。
如今許多企業對在海外研發的技術很敏感，而技術本土化不僅能消除客戶對技術管制的顧慮，也有助於縮短定製化周期，實現產品快速迭代。
而睿思芯科的主要研發、製造、銷售都圍繞中國市場開展。由於中國控疫高效，睿思芯科的發展基本沒受疫情影響，在過去一年取得諸多進展，不僅團隊規模增至數十人，而且實現晶片量產。
▲高能效64位多核異構AI處理器Pygmy
譚章熹對實際產品、客戶、有價值的場景都有非常好的預期。他發現，客戶不在乎用什麼指令集架構，只在乎結果，比如能否帶來成倍性能提升、這種提升是否持久、遷移是否順滑等。
在他看來，RISC-V的生態固然值得關注，更重要的是在此基礎上做出具有落地能力的完整晶片解決方案。
因為應用場景有足夠的價值和深度，作為一家創業公司，睿思芯科當前優先選擇的合作夥伴是各特定領域的頭部玩家，為其提供IP授權和SoC定製化開發合作，爭取做到領域最好。「從100個小客戶得到的，不如深耕一個行業領頭羊得到的多。」譚章熹說。
睿思芯科在指令集架構和微架構上結合應用場景及算法進行設計，從自主設計CPU內核，到SiP晶片封裝，針對AIoT需求完成了功耗、速度、通用性、安全、定製化等多方優化。
譚章熹透露道，睿思芯科已有確實的落地場景和重量級客戶，並已進入大客戶主流產品的流水線，後續會逐漸公布更多進展。
迄今睿思芯科已完成A輪融資，投資方有北極光創投、翼樸資本、創新工場、百度風投等。
三、生態與人才缺口待填補
這兩年，因為與本土化自主可控的需求相契合，RISC-V在全球範圍內越來越火。
例如在2020年7月，5位國科大本科生帶「芯」畢業的新聞走紅網絡。基於RISC-V架構，他們經歷4個月的高強度開發，成功設計一款能跑Linux作業系統的SoC晶片。
除了被用於教學，RISC-V也被更多企業青睞。據RISC-V International（RISC-V國際協會）CEO Calista Redmond公布信息，其成員數已達1000個，包括222個組織，其中不乏國內外知名科技巨頭，覆蓋到雲端、移動、高性能計算、機器學習等多類產業。
從2018年起，國內有大量RISC-V企業相繼出現，有的用不同架構做混合開發，有的專注於專用晶片，也有的致力於RISC-V處理器IP設計。阿里巴巴平頭哥的玄鐵910、紫光展銳的春藤晶片、華米的「黃山1號」AI晶片均採用RISC-V架構。
國際市場分析機構Semico Research預測，2025年全球市場的RISC-V CPU核心數將達到624億顆，而中國將擁有全球最大的市場空間；另一家市場調研機構Tractica預測，RISC-V的IP和軟體工具市場將在2025年達到10.7億美元。
儘管RISC-V生態正迅速擴張，但截至目前，它與Arm的生態差距依然明顯。
考慮其他地區的晶片設計者，可能會對RISC-V基金會地處美國有所顧慮。2020年3月，RISC-V基金會將法律實體從美國遷至瑞士，更名為RISC-V International，極盡所能地保護RISC-V在全球開源許可下得以不受外界環境的影響。
▲David A.Patterson在RISC-V國際開源實驗室揭牌儀式上發表演講
「在五到十年內，RISC-V可能是世界上最重要的指令集。」出生於1947年的Patterson教授已年逾古稀，他仍然活躍於推動RISC-V的生態建設。
在譚章熹眼中，Patterson教授像家裡的親人一樣，很願意在學生身上花時間。從進入UC伯克利至今，他們都保持親密的溝通與合作，如今打電話的頻次甚至比在校期間還要勤。
對於Patterson教授來說，RISC-V就像是一個嬰兒。他喜歡用「飛虎隊」作比喻，希望RISC-V能像當年美籍援華僱傭軍「飛虎隊」支援中國空軍那樣，幫助中國CPU產業飛高飛遠。
2019年11月，他牽頭在深圳創立RIOS Lab（RISC-V國際開源實驗室）並任實驗室主任，譚章熹任聯合主任，依託清華-伯克利深圳研究院開展工作，包括睿思芯科在內的許多公司都是RIOS Lab的成員。
RIOS Lab未來五年的任務既有發展RISC-V的軟硬體生態，也包括培養更多的半導體高級人才，而人才正是產業發展的另一大痛點。
從歷史發展來看，晶片開發設計受到底層技術的限制，因微架構研發的技術含量極高，行業中擁有晶片研發能力的研究團隊和企業並不多。
譚章熹談到，目前中國沒有嚴格意義上的計算機系統專業，教材、培訓均未成體系，在做處理器設計、軟硬體一體、端到端設計微架構方面，尚未儲備足夠的人才。
國內產業需求和人才供給存在絕對的不平衡，而解決這個事情，是一件長遠的目標，包括如何構建整個生態，不僅產品要發展，人才也要發展。
他希望RISC-V開源生態能在短期3-5年內完成特定領域的布局，長期則希望在5-10年內建立起與英特爾的生態系統。
結語：定製晶片或將不再是少數人的遊戲
過去數十年，x86始終在臺式機及伺服器市場獨領風騷，Arm則在移動終端處理器市場無出其右，剛走過十周年的RISC-V也正奔赴在產品落地、生態擴張的道路上。
但RISC-V的商業化前路依然布滿荊棘，物聯網賽道橫亙著生態更健壯的Arm，如何構建一個可持續的生態是擺在RISC-V面前的一道核心考題。
由於RISC-V早期產生和發展都在國外，因此國際協作至為關鍵，要讓RISC-V持續良性健康地向前發展，顯然還需更多生態夥伴的參與和配合。
計算機體系結構的變局還在持續上演，RISC-V究竟能發揮出怎樣的產業價值，還有待時間評估。
而隨著RISC-V逐漸降低定製化晶片設計的門檻，未來造芯也許將不再是少數人的遊戲。