郭云云 發表於 2020-02-08 17:06:19
一則新聞把 RISC-V 再次推上了輿論的風口浪尖，那就是，為了不受到美國禁令的影響，RISC-V 計劃將總部遷到中立國家瑞士，從而更自由地繼續走開源之路。自美國發出貿易禁令以來，產業界就一直擔心美國會限制中國用戶使用 RISC-V，從而讓其開源性大打折扣，RISC-V 的這一決策也證實這一點。
RISC-V 在冥冥之中似乎註定會走開源路線。2010 年，美國加州大學伯克利分校的 EECS 部門要設計一款 CPU，然而他們放眼望去，全球 CPU 主流架構只有英特爾的 X86 和軟銀的 Arm，更讓他們絕望的是，X86 架構的授權卡得很死，除了 AMD 和威盛，幾乎沒有誰還能打動英特爾的心；再看 ARM 的指令集授權非常之貴，貴到他們購買無望，最後他們決心從零開始設計一套全新的指令集，隨後他們 4 個人用 3 個月完成了 RISC-V 指令集的開發。
其實定義一套指令集並不難，最難的是如何圍繞這一指令集構建一套成熟的軟硬體生態系統。我們能夠看到，不管是數據中心、物聯網，還是汽車、AI 應用，英特爾每次推出一款新產品都會拉上合作夥伴一起建設生態系統，參考英特爾 CPU 產品的成功經驗不難發現，生態系統直接決定著一款晶片的命運，只有搭建好生態系統，晶片才會用起來，出貨量才能上去。
為了讓 RISC-V 指令集快速得到完善，初始團隊選擇了將其開源，希望通過全球工程師的力量快速 RISC-V 的發展。
搭載上中國發展集成電路的快車道
有人認為是開源的決策讓 RISC-V 名聲大噪，筆者覺得這不是主要原因，其實除了 Linux，英特爾還打造了多種開源軟體，尤其是在移動市場，甚至物聯網市場，取得一席之地，然而以後的產品再也沒能創造 Linux 的輝煌。從前幾年半導體市場的多起收購和合併案能夠看出來，晶片在美國已經不是一個賺錢的朝陽產業，相反已經走向下行期。而晶片的主要應用市場是在中國，2018 年中國的集成電路產品進口金額超過了 3000 億美金。
中國政府也早就看到了這一進口量背後的隱患，所以幾年前政府就開始大力推進集成電路產業的發展，給政策、給錢，希望別在關鍵時刻被卡住了。這一推進總體來看還是非常有效的，近幾年國內公司研發晶片的熱情高漲，據統計，2018 年國內晶片設計公司數量達到 1600 多家，今年這一數字增長到 1700 多家，而這些創業公司才是 RISC-V 的主體用戶。尤其是 RISC-V 是開源架構，創業公司可以用很少的成本研發晶片，研發成功以後，如果順利拿到投資，企業存活的機率會就大大提高。
在去年 10 月，中國 RISC-V 產業聯盟成立，目的是集聚和整合國內 RISC-V 創新力量，助推 RISC-V 產業生態的建設，提升中國企業在 RISC-V 指令集創新、標準制定中的影響力。從 RISC-V 發展的時間節點來看，和中國的集成電路產業發展步調保持了一致，也是中國的集成電路熱將 RISC-V 推上了發展的快車道。
再看 ARM 的授權模式，客戶如果要採用 ARM 的晶片設計方案，需要先支付一筆可能高達上百萬美金的許可費才可以開始研發，晶片投產後再按照晶片出貨量繳納授權費。對於高通、ST、海思這樣的大公司來說這筆許可費或許不算什麼，但是對於中小創業公司來說這是一個很高的門檻，很多人都會止步於這筆許可費。可能是迫於 RISC-V 帶來的壓力，現在 ARM 已經降低了許可費，但是不少用戶還是更願意選擇 RISC-V，其開源免費策略吸引了不少用戶的加入，這對 RISC-V 的生態建設起到了推動作用。
RISC-V or Arm？用戶在兩大陣營間徘徊
從架構本身來看，ARM 和 RISC-V 都是基於 RISC 原理開發的，兩者的區別在於，ARM 的標準授權方式是，用戶只能根據自身需求調整產品頻率和功耗，不可以更改原有設計，以至於 ARM 架構文檔冗長，指令數目非常複雜；而 RISC-V 的指令數目少，自由定製，操作方便，架構文檔頁數僅有 200 多頁。因此，業界更看好 RISC-V 在物聯網領域的應用。
如今，華為、高通、谷歌、三星、英偉達、NXP 等 100 多家科技公司已經加入 RISC-V 陣營，再加上國內的晶片設計公司，這一陣營更加龐大，到目前為止，國內已經有多家公司推出了基於 RISC-V 架構的晶片，我們可以先看一下：
2018 年 9 月，華米科技發布了人工智慧晶片「黃山 1 號」，主要用於可穿戴領域，該晶片採用了 RISC-V 開源指令集，集成了 AI 神經網絡模塊。通過內置 HeartRate、ECGEngine、ECGEnginePro、Arrhythmias 四大驅動引擎，可實時監測和分析身體各項指標。
2018 年 11 月，睿思芯科推出基於 RISC-V 的 64 位可編程終端 AI 晶片 Pygmy，主頻高達 600 MHz，基於 RV64G 指令集，支持雙精度浮點運算，主控 CPU 動態功耗僅為 10mW；對比 ARM 的同級別晶片，能耗下降 85%，面積減少 80%，相當於用一般的 32 位處理器的面積和功耗就實現了 64 位處理器的性能；
2019 年 8 月，兆易創新基於 RISC-V 的 Bumblebee 內核推出了 GD32V 系列通用 MCU GD32VF103，相比兆易創新 GD32 的 Arm 內核產品，性能提升 15%；
2019 年 9 月，阿里平頭哥基於 RISC-V 架構發布了玄鐵 910，採用 12nm 工藝，16 核，主頻能跑到 2.5GHZ，單位性能 7.1 Coremark/MHz；
但是很多公司也在左右為難，採用 RISC-V 怕得罪 ARM，後面在授權上被限制；如果只基於 ARM 開發產品，RISC-V 發展勢頭很猛，一旦 RISC-V 成為主流，公司就錯失了市場機會，所以很多公司選擇了「兩條腿走路」，一邊觀察一邊研發基於 RISC-V 的產品。
IP供應商來了，RISC-V是否還真的開源？
雖然 RISC-V 是開源架構，但是已經有 IP 供應商開始加入進來，比如，晶心科技、芯來科技。其中，晶心科技成立於 2005 年，目前主要圍繞低功耗高性能的 CPU 進行開發，除了 CPU IP 之外，還提供平臺外圍 IP、軟硬體開發工具、生態系統等一整套方案。去年 4 月，晶心科技推出了第一代基於 RISC-V 架構的 AndeStar V5，這是晶心第五代指令集架構，支持 64 位處理器以及 RISC-V 指令集架構。
芯來科技成立於 2018 年，致力於研發基於 RISC-V 指令架構的處理器內核 IP，現在已經推出 Nuclei N200 系列商用低功耗處理器內核 IP，以及二級管線超低功耗處理器核等產品。兆易創新 GD32 系列 MCU 的 IP 就是與芯來科技一起打造的。
雖然 RISC-V 以開源免費著稱，但是現在 IP 供應商也陸續加入進來，所提供的 IP 產品必然是部分開源，是否會給開發者設計帶來局限性？晶心科技總經理林正明表示，「RISC-V 指令集是完全開源的，內核部分由各家公司決定，開源分成三類協議：免費、可授權、封閉。這三種都可以稱為開源，但是每一種都必須遵循 BSD 協議。軟體本身有自己的遊戲規則，在商業上需要有價值，需要獲利。但是 RISC-V 作為一個風潮，在學術界支持力度很大，而且 RISC-V 對學術和研究的支持是免費。」
很多公司在 RISC-V 架構上持嘗試的態度，晶心科技是把 90%的資源投入到 RISC-V 的研發上。林正明對與非網記者表示，我們在 CPU、IP 領域有十四年的研發經驗，並對 RISC-V 做了深入分析，從長期來看，它帶給我們的好處大於衝擊。晶心科技現在已經有 100 家授權客戶，一半涉及 AI 應用。
他也坦言，IP 行業大家都可以做，但是 IP 開發很難，客戶會擇優選擇，所以很多 IP 公司準備轉向晶片設計。其實國內的晶片設計市場競爭也非常激烈，現有的 1700 多家晶片設計公司未來一定面臨淘汰，類比美國的晶片產業格局不難預測，能夠勝出的也不過幾十家，甚至十幾家。但是筆者認為，只要市場的需求總量足夠大，有多少家公司來做晶片對 RISC-V 的影響並不大。
當前，RISC-V 指令集逐步完善，生態系統在慢慢搭建，晶片種類不斷增加，中國市場對開源的強烈需求助推 RISC-V 陣營越來越龐大。ARM 是在成立 4-5 年時出貨量才快速增加，預計 RISC-V 從第 3-4 年才會上量，RISC-V 的開源之路仍需堅持，爆發式增長期就在不遠的未來。
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