RISC-V能成為「中國芯」的希望?

2020-12-13 OFweek維科網

說到中美貿易問題,不得不說到晶片——不管是對於中興還是華為,最終都被晶片「卡住」脖子。

但中興與華為又有些許不同:中興晶片主要來源於採購,一旦斷供,中興無「芯」可用;而華為雖然具備晶片設計的能力,但其主要採用arm架構,同時晶片生產過程中採用了大量美國專利——目前涉及美國專利的相關軟體及硬體,均無法為華為生產任何晶片。

而在近期,中國中國科學院大學公布了首期「一生一芯」計劃成果——在國內首次以流片為目標,由5位2016級本科生主導完成一款64位RISC-V處理器SoC晶片設計並實現流片,晶片能成功運行Linux作業系統以及學生自己編寫的國科大教學作業系統UCAS-Core。

這一消息不免有點振奮人心——中國能否通過RISC-V,從而避免再次被國外企業「卡」脖子?

然而,RISC-V並不是一款新技術,但隨著RISC-V多年來的發展,逐漸被人們認定為其未來將成為arm的替代者!

RISC-V為何成為突破口?

RISC-V(讀作RISC Five),意思是第五代精簡指令處理器,該項目2010年始於加州大學伯克利分校,但許多貢獻者是該大學以外的志願者和行業工作者。

RISC-V作為全新的指令集架構,與大多數指令集相比,RISC-V指令集可以自由地用於任何目的,允許任何人設計、製造和銷售RISC-V晶片和軟體而不必支付給任何公司專利費。

據了解,ARM的晶片設計就是基於早期的RISC架構,為了遏制RISC-V崛起,AMR還曾做過一個域名為riscv-basics.com的網站,從成本、生態系統、碎片化風險、安全性和設計保證上對RISC-V進行攻擊。

由此可見,RISC-V已經與ARM形成了競爭,而對於x86來說也同樣如此。簡單點來說,RISC-V的應用,已經對英特爾、AMD等企業產生了一定的影響。

但就目前而言,在PC和伺服器市場,RISC-V面對地固根深的x86而言,並不會掀起太多浪花。但在物聯網產業中,RISC-V已經成為主流。

據了解,相對於傳統的x86和Arm架構,RISC-V具有三個優勢, 即精簡、模塊化和可擴展性。

(1)精簡

RISC-V的基本指令集RV32I只有47條指令,而x86指令集已經超過1400條,arm指令集也增加到1200條。同時,x86和arm以每月兩條的速度在增加,而RISC-V不會繼續增加任何指令集。

與此同時,RISC-V晶粒僅僅只有0.14mm2,其處理器佔用面積可以有效縮小。

(2)模塊化

由於RV32I是固定不變的,可以為編譯器編寫者、作業系統開發人員和彙編語言程式設計師提供了穩定的目標;

(3)可擴展性

由於RISC-V採用了標準擴展,根據應用的需要,硬體可以包含或不包含這些擴展。但擴展有嚴格限制,給客戶提供了專屬的定製化空間,不會出現碎片化現象。

基於這些特點,RISC-V在物聯網產業中得到全面的應用——由於物聯網產業規模大、碎片化嚴重等,RISC-V可以根據物聯網產品的需求進行快速搭建,滿足物聯網市場的各類需求。

為此,大量企業在RISC-V中布局,其中不僅僅是英偉達、谷歌、西數等企業,還有國內的華米、君正等企業。同時,國內為了加快RISC-V的布局,中科院計算所牽頭成立了中國開放指令生態(RISC-V)聯盟。

除此之外,上海市政府還出臺了專門針對RISC-V的扶持政策,從而讓RISC-V在國內得到快速發展及應用。

雖然從表面上看,RISC-V似乎已經成為未來中國的發展方向,但對於中國而言,RISC-V已經遇到了「瓶頸」。

RISC-V的「瓶頸」

當我們一次又一次的說RISC-V是開源架構的時候,2020年2月18日,RISC-V基金會董事長Krste Asanovic在其官網上出人意料地發布了一篇博客《RISC-V不是開源處理器》。

據Krste Asanovic說道,RISC-V開源的僅僅是指令集架構。即RISC-V雖然開源了,但如果基於指令集進行處理器的研發,對於企業來說是一個沉重的負擔。

為了避免這一問題,RISC-V基金會與部分企業展開了合作,讓有能力的晶片設計企業在RISC-V架構的基礎上加入了很多屬於自己的IP進行擴展,推出自己基於RISC-V設計的商業IP——但這部分處理器並非免費,而是作為付費使用。而在這一過程中,不同企業的處理器規格及標準並不相同。

而對於中國企業而言,大部分企業自身並不具備相關的設計能力——就目前而言,僅有小部分企業能夠實現對RISC-V進行擴展,大部分企業依然是選擇採購成品處理器。

除此之外,RISC-V雖然經過數年的高速發展,但就目前而言並未形成完善的生態鏈——發展時間相對較短,還未形成良好的使用環境。而arm及x86在多年的發展下,其處理器已經涵蓋所有行業及市場,價格更是從數元到千元均有布局。

特別是在市場中,由於RISC-V尚未有革命性的變化,導致大量參與企業只能進行處理器設計及生產,並銷售到其他國家或企業,再無其他利潤來源。

RISC-V,中國處理器的出路

為了規範RISC-V在國內的發展,國內成立了大量基於RISC-V的聯盟及協會,對於整個行業來說,RISC-V已經呈現出超越arm及x86的趨勢,但就技術方面而言,RISC-V更多的是彌補arm及x86在物聯網產業方面的不足為主,而非取代。

但值得一提的是,RISC-V雖然有著諸多不足,但對於中國而言或許是arm及x86的替代品——對於中國而言,亟需一款能與arm及x86的相對抗的處理器,而RISC-V將是最好的「盾牌」。

當然,當中國把RISC-V完全研究透徹後,將以RISC-V為基礎,研發出更適合時代發展的處理晶片。

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