貝爾定律認(rèn)為，每隔10~15年運(yùn)算平臺(tái)會(huì)發(fā)生一次重大演進(jìn)，運(yùn)算芯片的系統(tǒng)架構(gòu)會(huì)隨著應(yīng)用市場(chǎng)及商業(yè)模式的變化而發(fā)生一次重大變革。就像PC時(shí)代是英特爾和微軟聯(lián)合構(gòu)建了Intel+Microsoft生態(tài)，而在智能手機(jī)時(shí)代是ARM+iOS/Android生態(tài)一樣，在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代也將有新的組合出來(lái)。從高通、英特爾、西部數(shù)據(jù)等半導(dǎo)體公司高度關(guān)注，到相關(guān)產(chǎn)品相繼落地，RISC-V正在成為全球半導(dǎo)體界不容忽視的“小鮮肉”，而且大有未來(lái)“挑大梁”的趨勢(shì)。

　　物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代“挑大梁”者?

　　RISC-V是一種開(kāi)源的指令集架構(gòu)。中國(guó)軟件行業(yè)協(xié)會(huì)嵌入式系統(tǒng)分會(huì)副理事長(zhǎng)何小慶介紹，RISC-V不是一款CPU產(chǎn)品。一個(gè)CPU支持的指令和指令的字節(jié)級(jí)編碼，就是CPU的指令集(ISA)。ISA在CPU軟件和CPU硬件設(shè)計(jì)者之間，提供了一個(gè)抽象層(接口)。不同的CPU家族，例如Intel X86、IBM/Freescale PowerPC和ARM，都有不同的ISA。RISC-V是其中唯一的開(kāi)源ISA，它起源于加州伯克利大學(xué)，采用開(kāi)源BSD license，任何企業(yè)、大學(xué)和個(gè)人都可以遵循RISC-V架構(gòu)設(shè)計(jì)CPU，現(xiàn)在全球已有幾十個(gè)開(kāi)源版本RISC-V CPU核。

　　一個(gè)指令集架構(gòu)有多重要?當(dāng)指令集與構(gòu)建計(jì)算生態(tài)密切相關(guān)，其地位就顯得至關(guān)重要了。芯謀首席分析師顧文軍在接受記者采訪(fǎng)時(shí)表示，其實(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)指令集架構(gòu)不難，真正難在生態(tài)建設(shè)。而生態(tài)建設(shè)中最昂貴的成本是教育成本(即人們普遍的熟悉程度)，以及接受成本(即人們?cè)敢馔度氲臅r(shí)間)，而這兩個(gè)成本昂貴到無(wú)法用金錢(qián)造就和購(gòu)買(mǎi)。這也就是多年來(lái)無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，都存在過(guò)一些私有指令集架構(gòu)，但始終停留在小眾市場(chǎng)而無(wú)法被廣泛接受成為主流指令集架構(gòu)的原因。RISC-V是一套徹底開(kāi)放的指令集架構(gòu)，由于其開(kāi)放性和先進(jìn)性，生態(tài)發(fā)展速度驚人，社區(qū)生機(jī)勃勃，解決了生態(tài)建設(shè)中的核心問(wèn)題。因此，使用RISC-V架構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)繁榮的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

　　英特爾公司前全球副總裁、RISC-V基金會(huì)中國(guó)顧問(wèn)委員會(huì)主席方之熙在接受《中國(guó)電子報(bào)》記者采訪(fǎng)時(shí)曾表示：“做芯片不僅僅要解決技術(shù)問(wèn)題，更要解決商業(yè)上的問(wèn)題?！笔聦?shí)上，英特爾在PC芯片和服務(wù)器芯片市場(chǎng)上獲得的成功，不僅僅體現(xiàn)在技術(shù)上，更體現(xiàn)在生態(tài)和商業(yè)上。

　　CPU之爭(zhēng)其實(shí)是生態(tài)之爭(zhēng)。方之熙進(jìn)一步表示，大家都知道摩爾定律，但知道貝爾定律的人相對(duì)較少。貝爾定律指出：系統(tǒng)架構(gòu)(CPU+OS)決定運(yùn)算平臺(tái)，運(yùn)算平臺(tái)決定應(yīng)用軟件生態(tài)，伴隨半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用市場(chǎng)增長(zhǎng)的需求，每隔10-15年運(yùn)算平臺(tái)會(huì)發(fā)生一次重大演進(jìn)，運(yùn)算芯片的系統(tǒng)架構(gòu)會(huì)隨著應(yīng)用市場(chǎng)及商業(yè)模式的變化而發(fā)生一次重大變革，伴隨其新的編程平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)接口、用戶(hù)界面，會(huì)帶來(lái)新的用戶(hù)體驗(yàn)和新的商業(yè)機(jī)會(huì)。就像PC時(shí)代是英特爾和微軟聯(lián)合構(gòu)建了(Intel+Microsoft)生態(tài)，而在智能手機(jī)時(shí)代是ARM+iOS/Android生態(tài)一樣，在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代也將有新的組合應(yīng)運(yùn)而生。

　　如果按照方之熙所言的貝爾定律，每一個(gè)計(jì)算架構(gòu)最多只能“各領(lǐng)風(fēng)騷”10-15年，那么移動(dòng)時(shí)代從2010年前后算起，似乎巔峰期已過(guò)，手機(jī)市場(chǎng)增速放緩已經(jīng)釋放出信號(hào)，那么未來(lái)誰(shuí)會(huì)是物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的“挑大梁者”呢？

　　RISC-V或許是下一個(gè)計(jì)算生態(tài)的“Mr Right”，RISC-V顯示出諸多優(yōu)異性。何小慶表示，RISC-V有三大好處，其一也是最大的優(yōu)勢(shì)就是開(kāi)源和免費(fèi)。免費(fèi)意味著RISC-V可以幫助開(kāi)發(fā)者低成本完成CPU設(shè)計(jì)，如果最終量產(chǎn)，就免去面對(duì)版稅的糾紛。其二是簡(jiǎn)單。基礎(chǔ)指令集只有40多條，短小精悍的架構(gòu)和模塊化指令集讓使用RISC-V技術(shù)的芯片設(shè)計(jì)者，可以開(kāi)發(fā)出很簡(jiǎn)單的RISC-V CPU。該CPU功耗可以很小，代碼密度也比較低。其三是靈活。RISC-V架構(gòu)通過(guò)預(yù)留大量的編碼空間和4條用戶(hù)指令，可以幫助用戶(hù)擴(kuò)展指令集。這個(gè)特性在AIoT和信息安全市場(chǎng)備受關(guān)注。

　　RISC-V發(fā)展越來(lái)越好，不僅僅是因?yàn)闃I(yè)界的大公司大都加入了其基金會(huì)， 還有越來(lái)越多的國(guó)家包括美國(guó)DARPA、以色列國(guó)家創(chuàng)新局(Israel Innovation Authority)都選擇基于RISC-V研制作為全國(guó)企業(yè)服務(wù)的處理平臺(tái)，這幾年印度政府資助的處理器項(xiàng)目不斷向RISC-V靠攏，越來(lái)越多的國(guó)家看到了RISC-V的機(jī)會(huì)。

　　就像何小慶在《中國(guó)電子報(bào)》撰文所言，人們對(duì)它已經(jīng)從“談芯”走向了“用芯”。今年的德國(guó)紐倫堡嵌入式世界展上，許多著名的嵌入式軟件和工具公司都開(kāi)始支持RISC-V，比如德國(guó)SEGGER、勞特巴赫、瑞典IAR、Amazon FreeRTOS、嵌入式芯片公司NXP和Microchip，都展示了他們的RISC-V MCU產(chǎn)品。

　　方之熙表示，RISC-V指令集如果不犯很大錯(cuò)誤的話(huà)，這個(gè)架構(gòu)應(yīng)該就是硬件和CPU的未來(lái)，RISC-V生態(tài)系統(tǒng)將為未來(lái)50年的計(jì)算設(shè)計(jì)和創(chuàng)新發(fā)展鋪平道路。目前看，RISC-V將在以下這些市場(chǎng)率先獲得應(yīng)，一是物聯(lián)網(wǎng)。二是RISC-V控制器，包括西部數(shù)據(jù)、英偉達(dá)已經(jīng)在他們的產(chǎn)品中內(nèi)嵌一個(gè)RISC-V CPU來(lái)降低成本和功耗，提高安全性和靈活性。三是數(shù)據(jù)中心，主要用于加速、深度學(xué)習(xí)，更強(qiáng)調(diào)對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景的定制化設(shè)計(jì)。四是增量市場(chǎng)，以智能音箱、智能家居產(chǎn)品最具代表性，這一類(lèi)應(yīng)用更強(qiáng)調(diào)“邊緣計(jì)算”能力，對(duì)靈活性要求高，遇到市場(chǎng)和技術(shù)變化要求能夠及時(shí)做出調(diào)整。RISC-V指令集目前對(duì)于手機(jī)、PC和刀片式服務(wù)器市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠成熟的，它更適合碎片化市場(chǎng)。

　　有人說(shuō)，高通投資SiFive是為了獲得“備胎”，“雞蛋多放幾個(gè)籃子里”，不管怎么樣，至少這個(gè)籃子的分量在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)格局中正變得越來(lái)越重。

　　如何抓住RISC-V機(jī)會(huì)?

　　RISC-V正在全球不斷撒“糖”，如果RISC-V是未來(lái)計(jì)算50年的“挑大梁者”，那么我們應(yīng)該做些什么?

　　我們應(yīng)該在發(fā)展芯片產(chǎn)業(yè)的思路上進(jìn)行調(diào)整。不僅要做“人有我有”的東西，更要抓住新的技術(shù)變局期，做下一代的新技術(shù)。方之熙表示，集成電路產(chǎn)業(yè)涉及的領(lǐng)域極廣，芯片的生產(chǎn)鏈很長(zhǎng)，每個(gè)專(zhuān)業(yè)、每個(gè)產(chǎn)品、每個(gè)技術(shù)都有其獨(dú)特的規(guī)律，從上升期、成熟期到下坡期……不要投資處于下坡期的技術(shù)，需要把控芯片行業(yè)的發(fā)展規(guī)律，根據(jù)國(guó)情國(guó)力，找到突破口。

　　顧文軍表示，RISC-V的生態(tài)正在蓬勃發(fā)展，中國(guó)企業(yè)應(yīng)該充分看到這一點(diǎn)并更好地利用RISC-V?！癛ISC-V正好具備開(kāi)放性，是封閉、獨(dú)家指令集的最好替代品，使用RISC-V指令集既能與國(guó)際接軌，在技術(shù)和商業(yè)上又最有可能成功，產(chǎn)業(yè)意義巨大?！狈街醣硎?。

　　在顧文軍看來(lái)，要想充分利用好RISC-V，中國(guó)企業(yè)應(yīng)該參與生態(tài)建設(shè)。對(duì)于處理器領(lǐng)域以及相關(guān)生態(tài)，過(guò)去我們都是跟隨者，但對(duì)于RISC-V而言，我們起步不晚，與國(guó)外差距也不大，因此還有機(jī)會(huì)。

　　對(duì)于開(kāi)源技術(shù)的貢獻(xiàn)和標(biāo)準(zhǔn)制定，方之熙表示，目前中國(guó)有不少公司關(guān)注到RISC-V。不過(guò)目前中國(guó)大部分公司僅僅使用開(kāi)源的RISC-V代碼，而在RISC-V開(kāi)源社區(qū)的貢獻(xiàn)依然非常少，也沒(méi)有太多的話(huà)語(yǔ)權(quán)。方之熙建議，中國(guó)企業(yè)應(yīng)該從更高的層次上看到RISC-V的戰(zhàn)略意義，及早對(duì)運(yùn)算平臺(tái)進(jìn)行布局。

　　現(xiàn)在越來(lái)越多的初創(chuàng)企業(yè)采用RISC-V，而且RISC-V非常適合小公司。除了免費(fèi)，修改外圍也可以不上傳。但這樣既有好處也存在問(wèn)題，因?yàn)榇蠹叶伎梢孕薷亩簧蟼鳎腿菀酌媾R碎片化的問(wèn)題，就很難形成廣泛接受的通用運(yùn)算平臺(tái)。

　　方之熙表示，如果未來(lái)有一個(gè)大公司來(lái)接手RISC-V，它的發(fā)展命運(yùn)就有點(diǎn)像當(dāng)年的安卓，由于有谷歌的接手和控制，安卓能維持持續(xù)化發(fā)展和規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)。RISC-V的勢(shì)頭正冉冉升起，如果中國(guó)企業(yè)通過(guò)大力支持RISC-V，共同搭建一個(gè)基于“開(kāi)源架構(gòu)”RISC-V的芯片公共服務(wù)平臺(tái)，在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代就可能獲得逆襲。

　　目前，面對(duì)RISC-V，包括美國(guó)、以色列、印度等國(guó)家，已經(jīng)從更高層給予了或是政策或是專(zhuān)項(xiàng)資金引導(dǎo)的支持。顧文軍表示，中國(guó)企業(yè)發(fā)展RISC-V，要重視生態(tài)體系的構(gòu)建，既要做到有相應(yīng)的IP和設(shè)計(jì)工具供應(yīng)，又要做到有下游客戶(hù)配合采用，還要做到學(xué)校、科研院所有相關(guān)人才的輸出。

　　方之熙表示，RISC-V是一個(gè)開(kāi)源架構(gòu)，RISC-V基金會(huì)是一個(gè)非盈利組織，目前在上面運(yùn)行的只是GCC、Linux等基本軟件，缺少系統(tǒng)級(jí)軟件的支持，這個(gè)問(wèn)題需要解決，RISC-V基金會(huì)董事會(huì)成員和會(huì)員公司也都意識(shí)到了這一點(diǎn)。雖然最近重點(diǎn)增加了對(duì)嵌入式和計(jì)算發(fā)行版的Linux操作系統(tǒng)支持，但要支持更多的系統(tǒng)軟件，離不開(kāi)資金的支持。

　　中國(guó)應(yīng)該積極擁抱應(yīng)用定義的新時(shí)代。一方面摩爾定律的終結(jié)表示一個(gè)新的體系結(jié)構(gòu)的時(shí)代即將來(lái)臨，也催生了面向領(lǐng)域架構(gòu)(DSA，Domain Specific Architecture)，即通過(guò)設(shè)計(jì)針對(duì)特定領(lǐng)域的架構(gòu)來(lái)更高效的解決問(wèn)題。另一方面在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，要滿(mǎn)足場(chǎng)景的多樣性，滿(mǎn)足客戶(hù)的體驗(yàn)和需求，需要軟硬結(jié)合更加緊密，進(jìn)而帶來(lái)對(duì)架構(gòu)需求的多樣性。

　　此外，越來(lái)越多擁有用戶(hù)和場(chǎng)景的互聯(lián)網(wǎng)公司、應(yīng)用公司、系統(tǒng)公司正在通過(guò)頂層分析定義自己的芯片。而RISC-V在設(shè)計(jì)初衷就是為了滿(mǎn)足未來(lái)需求，吸收了過(guò)去架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)摒棄了過(guò)去架構(gòu)的弊端，最終設(shè)計(jì)了一套便于裁剪和擴(kuò)展的指令集架構(gòu)。用戶(hù)可以根據(jù)自己實(shí)際需求通過(guò)配置和擴(kuò)展來(lái)定制滿(mǎn)足自己的處理器內(nèi)核，比如智能傳感器上，只需要配置RV32EC的指令集架構(gòu)，而針對(duì)高性能的需求場(chǎng)景則可以配置成為RV32IMFDC等。

　　通過(guò)類(lèi)似芯來(lái)科技內(nèi)核的NICE方案，方便地?cái)U(kuò)展自定義指令，在處理器內(nèi)核上增加加速單元，以及通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)和調(diào)用這些指令，可以達(dá)到滿(mǎn)足產(chǎn)品差異化的需求，并迎合面向領(lǐng)域架構(gòu)應(yīng)用定義芯片的趨勢(shì)。