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RISC-V 架构是未来国产芯片的突破方向吗?

2023/12/14
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因为开源RISC-V给了国产CPU芯片开辟了一条新的道路,但也因为开源,这条道路也会走得异常艰辛。

开源既不等于免费,也不意味着没有任何限制。

首先,国内在做RISC-V处理器/IP核的公司和科研机构多达几十上百家,而这里面,有开源免费的,也有一部分上商业行为,涉及商业的公司都是靠出售RISC-V IP核来赚钱的。

指令集架构,说白了就是在芯片执行程序时,把软件语言翻译成硬件指令的标准规范。虽然 RISC-V 架构是开源的,但一些关键的微架构和相关技术仍然受到专利保护。这意味着,在开发过程中,需要避免使用这些受保护的技术,以免陷入专利纠纷。

工程师来说,技术上的问题或许都可以解决,但开源还有一大难题,那就是生态。可以说,没有生态,就没有用户。历经数十年的发展,计算机端形成了x86+Windows的生态体系,智能手机、平板电脑等领域形成了AAA(ARM+Android/Apple)的生态体系。生态体系包括指令集架构、芯片、操作系统、软件应用、上下游厂商的构建等,整个生态体系的组建过程需要投入大量金钱、耗费大量的时间,且不断试错。生态体系一旦建成,会形成一个非常坚固的壁垒,后来者想要打破这个壁垒几乎是不可能的。

开源意味着所有的组织和个人都可以基于RISC-V指令集进行修改、扩展,并开发自己的芯片产品。这最终会导致RISC-V架构或者生态高度碎片化,各领域甚至各家公司之间的生态是割裂的,难以形成一个真正统一的生态体系。而反观x86和ARM,都有绝对的巨头引领和发展行业,生态高度统一。

尽管RISC-V相比成熟的x86和ARM,面临着诸多问题,但我依然认为它是国产处理器一个较好的突破口。

面对x86和ARM不可逾越的壁垒,RISC-V横空出世。可以说,RISC-V是以“决斗”的姿态诞生的,指令集开源这把“利剑”直接刺向x86和ARM的要害。除开源的特性外,RISC-V兼具架构简单、功耗低、可以模块化设计、工具链及编译器发展迅速等特点,为物联网时代催生的众多初创公司提供了良好的土壤,这也让RISC-V生态得到了快速的发展。

基于RISC-V指令集架构设计的处理器广泛应用在数据中心云计算、高性能计算领域,阿里巴巴和亚马逊都在自主设计基于RISC-V核心的芯片;在自动驾驶、边缘计算、人工智能方面,也有RISC-V的身影。在5G通信基站、物联网等方面,RISC-V也崭露头角。可以说,RISC-V基本覆盖了科技前沿领域的芯片应用。

近几年,以RISC-V架构为核心的CPU出货量在以相当可观的速度逐年增加,在全球100亿颗RISC-V核出货量中,中国公司占据了约50%的份额。

最后一个大难题是生态,生态也是这几年国内芯片行业各种会议被提到频率最高的词。中国开放指令生态(RISC-V)联盟宣布成立也旨在加快国内的生态建设,国内的公司在技术和应用上的贡献度越来越高。

现阶段拿RISC-V和x86还有ARM直接比生态及市场是不够全面立体的,RISC-V的出货量和增长率是远高于同期的x86和ARM的。

当年谷歌退出中国的时候,很多人的态度是“宁愿看见两个恶魔在拔河,也不愿看见一只天使在跳舞”。

对于国产芯片,相比长期被国外垄断的局面,我更乐于看到国内企业群魔乱舞,因为群魔乱舞的另一面,是百花齐放。

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专注于数字芯片设计,可测性设计(DFT)技术的分享,芯片相关科普,以及半导体行业时事热点的追踪。公众号:OpenIC;知乎ID:温戈