一個禮拜前,上海市經(jīng)信委發(fā)布了一項集成電路相關(guān)專項資金支持細則。在細則中,上海經(jīng)信委把RISC-V指令集架構(gòu)的處理器芯片列為相關(guān)的支持項目。按照細則的規(guī)定,如果企業(yè)所做的產(chǎn)品是基于RISC-V指令集架構(gòu)研發(fā)的32位及以上的處理器芯片,且所用內(nèi)核擁有國產(chǎn)自主知識產(chǎn)權(quán)的,再加上如果能滿足一些營收和性能條件,企業(yè)就有機會獲得上海方面的項目資金的支持。
因為RISC-V的特殊性,這則消息被披露了以后,國內(nèi)從事這個領(lǐng)域研究的人倍受鼓舞,因為在他們看來,這代表著官方的肯定,夯實了他們持續(xù)鉆研下去的信心。
打破現(xiàn)有格局的機會
RISC-V是一種基于精簡指令集計算(RISC)設(shè)計原則的開放指令集架構(gòu)(ISA),由伯克利大學(xué)于2010發(fā)起。相對于大多數(shù)傳統(tǒng)ISA封閉的生態(tài)以及高昂的授權(quán)費用而言,其最大特色就是開放和免費。由于基于該ISA可以根據(jù)實際應(yīng)用對指令集進行擴展和裁剪,并且在不用花費高額授權(quán)費用的情況下針對具體情況實現(xiàn)處理器內(nèi)核,因此獲得眾多志愿者,行業(yè)專家以及商業(yè)巨頭的支持,圍繞著RISC-V的生態(tài)迅速成長。
為了引導(dǎo)RISC-V有序發(fā)展,有志之士于2015年成立RISC-V基金會,而迄今為止也有有超過100個會員單位以及大量個人會員,其中則包括了谷歌,英偉達,西部數(shù)據(jù),NXP, 高通,三星等巨頭。在他們的很多人看來,這也許是一個打破現(xiàn)有芯片格局的機會。
首先從現(xiàn)狀看,傳統(tǒng)的大多數(shù)指令集架構(gòu),例如x86,ARM和MIPS等,通常屬于某個公司所有,在獲得專利授權(quán)前無法自由使用,包括基于該指令集設(shè)計和實現(xiàn)自己的處理器,更不用說為了特殊目的對指令集進行擴展或裁剪。這就引發(fā)了三個問題:
一是限制了應(yīng)用創(chuàng)新,例如對物聯(lián)網(wǎng)終端領(lǐng)域這種對體積和功耗敏感的領(lǐng)域無法通過裁剪不必要的指令集來達到降低體積和功耗的目的,或在嵌入式AI領(lǐng)域增加針對矢量運算相關(guān)的指令集;
二是提高了創(chuàng)新的成本,拿到指令集架構(gòu)授權(quán)需要花費高昂的費用,該成本最終轉(zhuǎn)嫁到了消費者頭上,在物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域降低了整體的競爭力;
三是如果公司出現(xiàn)破產(chǎn)等情況指令集架構(gòu)也便無人維護。
而RISC-V則因為其開發(fā)免費,指令架構(gòu)的模塊化設(shè)計,完善的開源生態(tài)以及由非盈利基金會進行維護等特點,避免了這些問題的發(fā)生。
作為這個領(lǐng)域的一個重要參與者,西部數(shù)據(jù)CTO Martin Fink曾在不同的場合反復(fù)陳述一件事情,西部數(shù)據(jù)采用RISC-V的一個主要原因是因為創(chuàng)新,為了把更優(yōu)秀的產(chǎn)品帶給客戶,而非單純的成本。但不可否認(rèn),基于RISC-V的處理器核因為更低的授權(quán)費和版稅,所帶來的成本優(yōu)勢也是巨大的。
其次從應(yīng)用方面看,在服務(wù)器和桌面領(lǐng)域x86,Power等指令架構(gòu)牢牢的把持著市場.而手機應(yīng)用處理器領(lǐng)域ARM則是霸主。他們在各自領(lǐng)域構(gòu)生態(tài)下的絕對主導(dǎo)和經(jīng)營模式,讓很多芯片從業(yè)者有種為他人做嫁衣裳的遺憾。
再者,即將爆發(fā)的物聯(lián)網(wǎng)和邊緣計算領(lǐng)域,由于數(shù)據(jù)處理量,程序復(fù)雜度的增加,傳統(tǒng)的8051等八位微控制器無法滿足需求,對包含更高性能32位處理器核的微控制器需求大增;領(lǐng)域?qū)?,面積和價格非常敏感;且系統(tǒng)相對比較封閉,目前沒有哪個ISA構(gòu)成壟斷。這樣RISC-V的開放,免費和擴展的特點和這個領(lǐng)域就變得非常匹配了。他們前赴后繼地投入到這個領(lǐng)域中,并涌現(xiàn)出了一批翹楚。
如美國SiFive推出了其E2系列,蘇黎世大學(xué)的PULP項目推出了Zero-Riscy和Micro-Riscy,國內(nèi)公司芯來科技推出了國產(chǎn)自主可控的N200系列2級管線超低功耗處理器核。與此同時IP大廠CEVA也在其藍牙和WIFI平臺中提供了基于RISC-V的MCU的支持,法國Greenwaves則發(fā)布了基于PULP的邊緣計算應(yīng)用處理器GAP8。
ARM將首當(dāng)其沖
RISC-V來勢洶洶,同為精簡指令集的ARM將首當(dāng)其沖。在行內(nèi)人士看來,RISC-V 架構(gòu)之所以火熱,除了開源、可控、彈性大,可完全作為自主核心發(fā)展,取代外來IP外,另一個重要原因就是ARM架構(gòu)的成本越來越昂貴。而這股發(fā)展勢頭,也讓ARM在其傳統(tǒng)獨霸的嵌入式領(lǐng)域遇到了嚴(yán)苛的挑戰(zhàn)。
從技術(shù)角度看,雖然加入ARM陣營,就能購買到ARM的IP核以及CPU,集成自已的SOC,并能運行安卓系統(tǒng),兼容其軟件生態(tài),非常容易就能商業(yè)化。但是一旦選擇了加入ARM陣營,也就意味著從此被其捆綁,無法做到自主可控,在產(chǎn)品性能、功耗、安全性,甚至利潤等方面沒有話語權(quán),而且還有產(chǎn)品高度同質(zhì)化、生存壓力較大等風(fēng)險。這也是為什么中國ARM芯片年出貨量超過10億片,但產(chǎn)業(yè)依然不賺錢的原因。
隨著物聯(lián)網(wǎng)和嵌入式應(yīng)用的快速發(fā)展,集成電路產(chǎn)業(yè)也異?;鸨斐尚酒袠I(yè)競爭越來越大,利潤越來越薄,原本僅占一小部分的架構(gòu)授權(quán)成本,其比重也在利潤下滑中,成為壓倒這些芯片廠,尤其是小型芯片廠的稻草。 加上ARM在被日本軟銀收購后,背負著軟銀以及軟銀背后各大西方投行、西方投資基金的殷切期盼,每年固定調(diào)漲價格的情況下不斷攀升,這讓ARM生態(tài)下的大小芯片廠經(jīng)營成本日益攀升。因此即使另一個生態(tài)目前還不夠成熟,但他們也迫不及待的投身其中,來尋求解套的方法。
況且,在未來萬物互聯(lián)的世界里創(chuàng)造共生的生態(tài)系統(tǒng)上,成本要重于一切,ARM 雖可提供幫助客戶更易上手的開發(fā)工具,但其整體成本實在太貴,若這種體量大,且訴求低成本的應(yīng)用助手,RISC-V免費授權(quán)屬性讓眾多廠商為之心動,因為RISC-V具有針對不同應(yīng)用可靈活修改指令及芯片架構(gòu)設(shè)計的有優(yōu)勢。而這也是目前各家芯片廠商都在推動 基于RISC-V 的 應(yīng)用為主的最大原因。
RISC-V的這種發(fā)展勢頭也讓ARM措手不及。在6月底,他們甚至還建立了一個叫riscv-basics.com 的網(wǎng)站,以“設(shè)計系統(tǒng)芯片之前需要考慮的五件事”為主題,從成本、生態(tài)系統(tǒng)、碎片化風(fēng)險、安全性和設(shè)計驗證5個方面質(zhì)疑RISC-V。作為一個大公司,這種“小手段”遭到了眾多廠商和自由軟件社區(qū)的“怒懟”。
作為回應(yīng),7月9日 RISC-V愛好者也建立了 arm-basics.com 的網(wǎng)站,在ARM列出的五個問題上增加社區(qū)支持,以“設(shè)計系統(tǒng)芯片之前需要考慮的六件事”為主題對 A 進行反擊,并呼吁芯片廠商采用真正自由的架構(gòu) RISC-V。雖然ARM最后將這個網(wǎng)站下線,但業(yè)內(nèi)的一些大咖也就這個事情發(fā)表了自己的觀點。
GNOME 之父 Miguel de Icaza 在推特上表示,“ARM 對 RISC-V 的這種負面宣傳只會適得其反,而且他們提出的觀點有點弱”。
中國廠商的出擊
RISC-V的巨大誘惑力,吸引印度將其定為國家指令集。作為一個對集成電路產(chǎn)業(yè)有巨大需求和渴望的國家,中國也絕不會,也不想置身事外。國內(nèi)公司和個人正在積極擁抱RISC-V相關(guān)生態(tài),有關(guān)Workshop場場爆滿。包括杭州中天微系統(tǒng)有限公司,中興微電子,阿里巴巴和華為加入到了RISC-V基金會,但到目前為止上述各家公司都沒有公布明確的RISC-V相關(guān)處理器核以及芯片的戰(zhàn)略計劃,反倒有一家初創(chuàng)公司正式推出了他們的相關(guān)芯片和產(chǎn)品。那就是上文提到的芯來科技。
在2018年6月30日舉辦的RISC-V Day上, 國內(nèi)第一款開源RISC-V超低功耗核處理器核蜂鳥E203的開發(fā)者胡振波宣布成立芯來科技(武漢)有限公司進軍商用RISC-V處理器核領(lǐng)域,并在會上發(fā)布了全國產(chǎn)自主可控的Nuclei N200系列RISC-V商用低功耗處理器內(nèi)核IP。該公司也是目前國內(nèi)唯一公開的RISC-V處理器核IP研發(fā)公司。
據(jù)胡振波介紹,蜂鳥E203成為中國首顆被國內(nèi)外開源社區(qū)認(rèn)可的面向IoT超低功耗通用32位RISC-V開源處理器核,在中國大陸的愛好者和教育領(lǐng)域已經(jīng)被廣泛采用,基于此開源內(nèi)核,胡振波還出版了國內(nèi)第一本中文RISC-V書籍《手把手教你設(shè)計CPU——RISC-V處理器篇》,極大的推動了RISC-V在國內(nèi)的傳播和推廣。
胡振波強調(diào),由于芯來科技完全自主研發(fā),擁有自主知識產(chǎn)權(quán),服務(wù)國內(nèi)企業(yè),具有較大的本土優(yōu)勢,同時能夠打破處理器內(nèi)核領(lǐng)域的國外壟斷,賦能中國芯片產(chǎn)業(yè)。
從現(xiàn)在的熱度上看,可以預(yù)期到2019年,在大環(huán)境和政策的引導(dǎo)下,中國將涌現(xiàn)出非常多使用RISC-V內(nèi)核的芯片產(chǎn)品。