繼Arm、AMD與華為相繼吖終止合作的消息之后，高通最近宣布加大投入RISC－V，這一連串的事件免不了又讓大家回過頭去看看RISC－V，這個火了很久的技術(shù)架構(gòu)成長得怎么樣了。

對于這項(xiàng)“網(wǎng)紅”技術(shù)，很多人認(rèn)為它是能夠?qū)rm構(gòu)成威脅，甚至是在未來替代Arm架構(gòu)的唯一一項(xiàng)技術(shù)。但在替代性這一話題上，業(yè)內(nèi)人爭論頗多。比較客觀的評價是，終端公司的產(chǎn)品需求涵蓋很多方面，有些用Arm比較合適，但是也有很多方面用RISC－V很合適。言下之意，Arm和RISC－V之間雖可以相互“替代”，它們在技術(shù)及應(yīng)用上還是有著顯著不同的優(yōu)勢差異。

因剛剛成長起來，RISC－V基金會成員曾公開表示，他們的初衷就是希望RISC－V能夠始終像一張白紙，任由技術(shù)人員在其上創(chuàng)新發(fā)揮，而不要成長為任何公司或者細(xì)分領(lǐng)域的特定架構(gòu)工具。但市場對它的反應(yīng)卻已經(jīng)反映出事實(shí)遠(yuǎn)非如此簡單——Arm對其有所“忌憚”，它的出現(xiàn)又被認(rèn)為是國內(nèi)處理器產(chǎn)業(yè)的一次難得機(jī)遇。顯然，市場與戰(zhàn)略層面的發(fā)展已經(jīng)把這項(xiàng)技術(shù)推進(jìn)了“漩渦”之中。

在當(dāng)下，長期受芯片制造商、工具供應(yīng)商、學(xué)術(shù)界和代工廠的支持與關(guān)注，RISC－V已經(jīng)于無形中影響到了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與布局。因此，熱衷于RISC－V技術(shù)的中國科技公司們應(yīng)當(dāng)在建設(shè)架構(gòu)生態(tài)上履行怎樣的責(zé)任，這也是更加值得去考慮的事情。

立足物聯(lián)網(wǎng)芯片，RISC－V架構(gòu)遍地開花

首先，我們來看一下對技術(shù)發(fā)展影響最為深遠(yuǎn)的因素：市場。從場景角度去看，目前在國內(nèi)最常見到RISC－V架構(gòu)的領(lǐng)域中，物聯(lián)網(wǎng)芯片居多。

阿里旗下的平頭哥半導(dǎo)體就是這一架構(gòu)的最大支持者之一。去年9月，在云棲大會上，阿里宣布成立平頭哥半導(dǎo)體之際，就直言其將首先面向物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域做平臺產(chǎn)品及IP授權(quán)業(yè)務(wù)。不到一年，在平頭哥已經(jīng)布局的產(chǎn)品線中，包括基于不同流水研發(fā)而出的CK902、CK905等一系列產(chǎn)品，還有應(yīng)用在不同方向CK802、CK805等系列產(chǎn)品，其都是采用最新開源架構(gòu)RISC－V，這為國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)平臺的建設(shè)奠定了一定的基調(diào)。

除了平頭哥，華米科技基于RISC－V開發(fā)的號稱全球智能穿戴領(lǐng)域第一顆人工智能芯片——黃山1號也被業(yè)內(nèi)認(rèn)為是一個將RISC－V應(yīng)用在人工智能與物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的關(guān)鍵案例，其應(yīng)用在可穿戴設(shè)備上可實(shí)現(xiàn)對本地端心率、心電等心臟問題進(jìn)行24小時低功耗實(shí)時監(jiān)測分析，性能表現(xiàn)也是十分理想。

此外，還有包括樂鑫、芯來科技、核芯互聯(lián)等物聯(lián)網(wǎng)芯片領(lǐng)域的初創(chuàng)公司都已有相關(guān)項(xiàng)目在推進(jìn)和落實(shí)中，雖尚未形成大勢，國內(nèi)RISC－V架構(gòu)發(fā)展總體上呈現(xiàn)一片欣欣向榮。

去年九月份，為了進(jìn)一步促進(jìn)整個RISC－V生態(tài)的建設(shè)，除了上述公司，芯原控股、上海賽昉科技（SiFive China）、北京君正、兆易創(chuàng)新、致象爾微電子、時芯電子、紫光展銳、地平線、晶晨半導(dǎo)體、華大半導(dǎo)體、格易電子、上海高性能集成電路設(shè)計(jì)中心、上海集成電路行業(yè)協(xié)會、上海物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)協(xié)會等單位一起發(fā)起的中國RISC－V產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟宣布正式成立。隨后，上海市政府更是通過政策上的直接支持來推動這一技術(shù)的發(fā)展。

星星之火，可以燎原。無論是產(chǎn)業(yè)界的極力推動，還是政策上的各項(xiàng)利好，RISC－V架構(gòu)都已經(jīng)發(fā)展成為不可忽視的一項(xiàng)技術(shù)。

為什么RISC－V會首先在國內(nèi)爆發(fā)？

正如上文所描述的，國外除了SiFive在基于RISC－V架構(gòu)做商業(yè)化處理器核心IP外，很少有公司如中國科技公司們這般熱情高漲，國際巨頭們大部分對此還處于觀望態(tài)度，因此甚至對中國科技公司在RISC－V生態(tài)建設(shè)上的極大興趣感到有些意外。

不同于占據(jù)主流市場的Arm與x86架構(gòu)，RISC－V是一個全新的指令集架構(gòu)，其由美國加州大學(xué)伯克利分校的EECS部門的計(jì)算機(jī)科學(xué)部門的Krste Asanovic教授、Andrew Waterman和Yunsup Lee等開發(fā)人員開發(fā)。它并非國家意志的產(chǎn)物，僅僅是加州大學(xué)伯克利分校的一項(xiàng)課題研究產(chǎn)物。

在2010年，伯克利研究團(tuán)隊(duì)要設(shè)計(jì)一款CPU，然而當(dāng)時英特爾對x86的授權(quán)卡的很死，ARM的指令集授權(quán)又非常貴，且MIPS還沒被Imagination收購，SPARC還沒有被甲骨文放棄，IBM也還沒有搞Open Power。這樣一來，伯克利研究團(tuán)隊(duì)的選擇僅限于DEC那個已經(jīng)銷聲匿跡的Alhpa、惠普自己都放棄了的PA－RISC，以及連英特爾都推不動的安騰。在四面楚歌的情形之下，伯克利研究團(tuán)隊(duì)魄力十足，直接花了三個月從零開始設(shè)計(jì)一套全新的指令集，并最終選擇了開源。

出乎大家意料的是，這一架構(gòu)一開源后就受到了廣泛的關(guān)注和認(rèn)可，其設(shè)計(jì)的簡潔和架構(gòu)的先進(jìn)性得到諸多科技公司站隊(duì)。不久之后，RISC－V吸引了中國科技企業(yè)的目光，尤其是在國內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)處在高速發(fā)展和迫切需要先進(jìn)技術(shù)的歷史發(fā)展環(huán)境之中，它因此得到了產(chǎn)業(yè)界有力的推動。因此僅僅幾年，RISC－V就發(fā)展為業(yè)內(nèi)不容忽視的一顆“新星”。

在過去，國內(nèi)科技公司普遍采用的是非常老的8051內(nèi)核或主流的ARM內(nèi)核。但前者沒有標(biāo)準(zhǔn)，用戶體驗(yàn)差；后者的授權(quán)費(fèi)十分高昂。性能、授權(quán)費(fèi)這些問題束縛了整個行業(yè)的爆發(fā)，有需求有市場卻沒有一款可以替代Arm或者x86的技術(shù)選擇，RISC－V的出現(xiàn)就顯得剛剛好。

不難理解，除了自主設(shè)計(jì)要求，上億元人民幣的授權(quán)費(fèi)雖對華為這樣的大公司并不算什么，但對創(chuàng)業(yè)公司來說，這不是一筆小的數(shù)目。而今，國內(nèi)市場卻是創(chuàng)業(yè)公司居多，因此大力發(fā)展和盡可能使用RISC－V成為諸多科技初創(chuàng)公司的共識。而隨著全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)向國內(nèi)的轉(zhuǎn)移，整個行業(yè)的蓬勃發(fā)展對國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)的自主性要求愈發(fā)之高，因此RISC－V與現(xiàn)在中國的芯片市場發(fā)展碰撞出火花也在情理之中。

改變計(jì)算平臺芯片的設(shè)計(jì)生態(tài)

當(dāng)然，能夠吸引整個市場的關(guān)注，類似于彼時的Arm架構(gòu)和x86架構(gòu)，RISC－V本身在技術(shù)上的特點(diǎn)一定是能夠解決新興行業(yè)衍生的需求。

因隨著人工智能與物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，類似于x86架構(gòu)在服務(wù)器市場面臨的諸多無力感，在移動端市場中，Arm架構(gòu)也開始展現(xiàn)出自己的明顯局限性，如它無法靈活應(yīng)對現(xiàn)在各類終端的需求。而作為剛剛誕生的架構(gòu)，RISC－V的設(shè)計(jì)就可以彌補(bǔ)這一點(diǎn)，因此它也常常被業(yè)內(nèi)認(rèn)為是未來打破整個市場格局的核心利器。

其實(shí)，RISC－V一出生就并不平凡。據(jù)悉，伯克利創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)RISC－V時就希望這款架構(gòu)能夠滿足從微控處理器到超級計(jì)算機(jī)等各種復(fù)雜程度的處理器需求，支持從FPGA、ASIC乃至未來器件等多種實(shí)現(xiàn)方式，同時能夠高效地實(shí)現(xiàn)各種微結(jié)構(gòu)，支持大量定制與加速功能，并與現(xiàn)有軟件及編程語言良好適配。

簡言之，就是兼具Arm與x86等架構(gòu)的功能。

從性能上來看，相比Intel X86和Arm架構(gòu)，RISC－V的優(yōu)勢明顯：架構(gòu)的篇幅很短，不用背負(fù)向后兼容的歷史包袱；模塊化的靈活設(shè)計(jì)，可根據(jù)特定應(yīng)用場景對指令集進(jìn)行裁剪或修改；支持可擴(kuò)展定制指令；硬件設(shè)計(jì)與編譯器實(shí)現(xiàn)起來非常簡單。

不得不說，RISC－V是一種很靈活的架構(gòu)，因?yàn)樗梢愿鶕?jù)不同的市場類型，開發(fā)出不同的芯片，這格外適合現(xiàn)在的物聯(lián)網(wǎng)和人工智能芯片發(fā)展的需求。而這一優(yōu)點(diǎn)也是包括x86與ARM在內(nèi)的市面上所有架構(gòu)所不具備的。

以ARM的架構(gòu)為例，ARM的架構(gòu)分為A、R和M三個系列，分別針對于Application（應(yīng)用操作系統(tǒng)）、Real－Time（實(shí)時）和Embedded（嵌入式）三個領(lǐng)域，彼此之間并不兼容。但是模塊化的RISC－V架構(gòu)能夠使得用戶能夠靈活選擇不同的模塊組合，以滿足不同的應(yīng)用場景，可以說是“老少咸宜”。譬如針對于小面積低功耗嵌入式場景，用戶可以選擇RV32IC組合的指令集，僅使用Machine Mode（機(jī)器模式）；而高性能應(yīng)用操作系統(tǒng)場景則可以選擇如RV32IMFDC的指令集，使用Machine Mode（機(jī)器模式）與User Mode（用戶模式）兩種模式。而他們共同的部分則可以相互兼容。

在市面上，Arm，MIPS，Synopsys（ARC）和Cadence（Tensilica）已成功推廣了自己的ISA，以及一整套工具和軟件，但他們不鼓勵開放擴(kuò)展這些架構(gòu)。而RISC－V的設(shè)計(jì)是為了進(jìn)行擴(kuò)展，這無疑會集聚產(chǎn)業(yè)力量，同時也改變了各領(lǐng)域計(jì)算平臺芯片的設(shè)計(jì)生態(tài)。

由“技術(shù)選擇”轉(zhuǎn)向“行業(yè)翹楚”，尤難

目前，在國內(nèi)市場的大力推動和帶動下，臺灣地區(qū)也在2019年3月正式成立臺灣RISC－V 產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，由臺灣物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)協(xié)會（TwIoTA）理事長黃崇仁主力推動。

同時，也有越來越多科技企業(yè)加入這一陣營，RISC－V基金會已經(jīng)有包括IBM、NXP、西部數(shù)據(jù)、英偉達(dá)、高通、三星、谷歌、特斯拉、華為、中天微、阿里、中科院計(jì)算所等國內(nèi)外150多家企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)。

不過盡管有市場的驅(qū)動，現(xiàn)在尚不能說RISC－V就一定前途無量。市場的長期投入與技術(shù)本身的潛力關(guān)系密切，因此整個國內(nèi)市場對這項(xiàng)技術(shù)的信心依賴RISC－V自身的發(fā)展，而這里面國內(nèi)科技公司參與者的努力不可忽視。

但RISC－V需要走的路遠(yuǎn)比我們想象的要艱難，且不說整個生態(tài)上的不完善，對基于該技術(shù)拓寬后的驗(yàn)證，如何解決設(shè)計(jì)異構(gòu)系統(tǒng)時面臨的軟件挑戰(zhàn)，如何模擬和調(diào)試系統(tǒng)，如何解決其應(yīng)用到端－邊緣－云中的安全隱患和管理等都是擺在面前的問題。

因此目前整體的情形是科技巨頭還在觀望，真正宣布基于RISC－V指令集開發(fā)IP核的企業(yè)仍是鳳毛麟角。而且RISC－V完全開源，允許商業(yè)公司私自添加指令很容易導(dǎo)致RISC－V碎片化。這樣一來，無法統(tǒng)一的生態(tài)就會導(dǎo)致高通、華為開發(fā)出的RISC－V處理器雖都屬于RISC－V，但卻不能跑同樣一套軟件的窘境。

正如當(dāng)時x86與Arm能夠一舉拿下市場，資源的集聚有利于形成生態(tài)，這是毋庸置疑的。如果無法解決這個問題，恐怕RISC－V很難成長到能與x86和ARM爭雄的水平。

從移動端中來，向何處去？

對于RISC－V，在華為事件的影響下，業(yè)內(nèi)多認(rèn)為它是替代Arm的最佳選擇，但也有諸多技術(shù)愛好者表示希望它最終會找到自己的位置。

重新設(shè)計(jì)一套架構(gòu)對技術(shù)研發(fā)人員來說并非一件難事，三個月開發(fā)出RISC－V就是證明。但考慮到RISC－V在國內(nèi)外的影響力等因素，其實(shí)從更加開放的角度來看，國內(nèi)工程師完全吃透RISC－V并用好這一工具，同樣也是抬頭向前，促進(jìn)整個技術(shù)生態(tài)發(fā)展的適宜之舉。

沒有任何事物是完美的，同樣，Arm和RISC－V都會有其局限性。而國內(nèi)廠商的大力發(fā)展最終會把RISC－V帶向何方，也確實(shí)難以預(yù)測。

未來，對于Arm來說，即便RISC－V能夠成長到與之勢均力敵，最壞的情況不過是盡可能開源，以鉗制RISC－V對市場的滲透。因此，對于想要破局的國內(nèi)科技公司來說，積極發(fā)揮對這一架構(gòu)的影響，依托市場走勢去做深入改進(jìn)以使其找到自己獨(dú)有的應(yīng)用方向，或許是應(yīng)有的發(fā)展之路。