RISC-V的势头是众所周知的。但RISC-V内核的市场渗透率却难以确定。据说,每个耳机里都有一个RISC-V内核。但这个内核会不会成长为一个成熟的智能手机处理器,与基于Arm的应用处理器旗鼓相当?

 

2021年RISC-V内核的出货量为多少?

 

这是一个关于RISC-V商业成功的基本问题。

 

然而,RISC-V International(促进RISC-V内核普及的非营利组织)似乎无法准确跟踪和预测他们的市场渗透率。该组织在2021年的统计中有可能错过了100亿个内核。

 

RISC-V小组之前宣布的2021年RISC-V内核出货量为20亿个(这是去年年底的估计),最近将其修改为“120亿个以上”。

 

RISC-V International的CEO Calista Redmond表示:“我们在一个难以衡量的世界里。”

 

在这一戏剧性的数字转变背后,主角是台湾嵌入式CPU供应商Andes Technology。今年早些时候,Andes宣布在2021年出货30亿个RISC-V内核,自Andes首次推出RISC-V以来的总出货量达到了100亿。Redmond说:“Andes的公告和其他之前我们没有统计过的“传闻”领域,使我们将2021年的整体估计改为120亿。”

 

Redmond表示,RISC-V International是非营利机构,不需要审计其成员的出货量。该开源组织成立于2015年,其目标是为商业用户稳定RISC-V的ISA(Instruction-Set Architecture)。它拥有、维护和发布与RISC-V相关的知识产权。
Redmond说:“当然,如果我们的成员向我们报告他们的出货量,我会很高兴。但计算出货量并不是该小组的任务之一。”

 

行业状况

 

然而,这种大规模的计算差额充分说明了RISC-V内核的现状。首先表明,RISC-V正处于早期的普及阶段。其次,RISC-V内核被深度嵌入到SoC的方式使它在很大程度上不为外界所知。

 

 

许多已经开发出基于Arm或x86等成熟处理架构的处理器SoC的公司都保持了原有的硬件和软件投资。但当工程师们想给他们的SoC增加一个特性或功能时,通常会选择RISC-V内核,因为它是开源的、免版税且无风险的。一旦安装了这些功能,这些公司不一定会大肆宣传这些技术细节。这并不是说他们把整个处理器架构换成了RISC-V。

 

但现实是这样的。

 

正如Redmond指出的,RISC-V内核的使用“绝对在增长”。它以多种形式和不同的产品出现。Redmond说:“Nvidia一直在他们的GPU和微控制器中采用RISC-V内核,但他们并不宣传或衡量RISC-V内核的出货量。”

 

她补充说:“在亚洲,我们听说带RISC-V的耳机每月出货量约为200万。MTK正在亚洲各地的手机中使用RISC-V,用于蓝牙和其他功能。”

 

在她看来,“这些都是我们估计的依据,还有其他许多类似的故事”。该行业组织倾向于从知名度高的成员公司中提取例子,而来自较小的成员和非成员的故事往往不被人注意。

 

 

Redmond说:“这是一个我们希望未来通过对会员和行业的调查来改善的领域,同时鼓励行业分析师在他们的定期报告中增加对RISC-V的报道。”

 

RISC-V在欧洲Redmond表示,欧洲对RISC-V非常感兴趣,尽管欧洲在行业应用方面没有美国和中国那么快。

 

尽管速度快,但欧洲在大学和研究机构之间“集中研发”活动的趋势鼓励了RISC-V小组。Redmond解释说,一旦研究界验证了有效性,RISC-V内核就会成为欧盟资助的一个很好的目标,更广泛的采用也可能随之而来。

 

一个相关的例子是EPI(European Processor Initiative),该项目与10个欧洲国家的28个合作伙伴寻求欧盟在高性能计算芯片技术和基础设施方面的独立性。截至2021年12月,EPI完成了其第一个三年阶段,为超级计算机和汽车应用提供多核芯片设计。重要的是,该项目标志着Rhea通用处理器、RISC-V加速器概念验证和用于汽车应用的嵌入式高性能微控制器从Arm转向RISC-V。

 

RISC-V在中国

 

早在几年前,中国已经有IC设计者对RISC-V感兴趣。但有两个不同的RISC-V组织。一个专注于为RISC-V内核和IP块开发开源工具链。另一个组织则致力于RISC-V芯片的商业化,强调可以轻松插入RISC-V内核的商业IP块。

 

问题在于,在中国的fabless公司Arm仍旧占据主导地位。许多中国的芯片设计者对RISC-V保持沉默,因为担心Arm的业务会受到影响。

 

此外,当时“开源社区”的概念在中国仍然难以实现。众所周知,在亚洲地区,开源的风气似乎还没有形成。

 

快进到2022年,Redmond强调,中国的情况已经发生了巨大变化,部分原因是加州大学伯克利分校教授、RISC-V International开源实验室主任David Patterson的启发,以及中国科学院的努力。

 

2019年,当清华-加州大学伯克利分校深圳研究院在Patterson的指导下开成立了RIOS(RISC-V International Open-Source Laboratory),RISC-V得到了极大的推动。从那时起,研究人员纷纷涌向RIOS,寻求开发开源的硬件和软件设计。

 

RISC-V在中国的另一个推动力是政府支持的中国科学院,它正在开发一个开源的RISC-V性能处理器。该院的第一款芯片在2021年7月流片,且后续产品在性能和架构上有所升级,将于2022年问世。该院计算技术研究所的教授鲍云刚说:“我们不会为了商业化而去创业,但我们希望有一些其他公司来做。”

 

同样重要的是阿里巴巴在RISC-V移植到Android操作系统方面发挥了主导作用。根据RISC-V社区新闻的报道,在过去的一年里,阿里平头哥花了巨大的努力将Android 10移植到RISC-V ISA上。随着阿里平头哥玄铁高性能处理器的推出,RISC-V行业组织正在敦促阿里将RISC-V内核放在其IoT和AI芯片中,以及阿里云上。

 

地缘政治的作用

 

与当今世界的任何技术发展一样,地缘政治影响着商业决策。

 

2019年,RISC-V Foundation更名为RISC-V International,并从特拉华州迁至瑞士。RISC-V迎合了全球社区的需求,不想被视为以美国为中心。Redmond表示,其法人实体搬迁的目的是减轻人们的担忧,并防止任何潜在的地缘政治压力。

 

由于美国针对俄罗斯的出口管制收紧了对西方芯片技术的限制,此举也可能证明是有益的。今天的RISC-V国际董事会包括来自中国科学院、阿里巴巴、华为、Andes、SiFive、Seagate、Microchip、Nvidia、Qualcomm、Western Digital、Google和巴塞罗那超级计算中心的代表。

 

对RISC-V可能面临政治审查的担心已经消退。但在Nvidia试图收购Arm的过程中(现已流产),RISC-V小组向那些担心Arm未来的人展示并强调了RISC-V作为社区拥有的技术,非常安全。Redmond指出:“当架构掌握在社区手中,而不是一家公司手中时,它总是更好的。”

 

未来前景

 

许多公司正在努力为其产品增加基于RISC-V内核的特殊功能。当被问及应用时,Redmond说:“我们看到了新增的功能,如数据中心应用的AI和ML,特别是与边缘和IoT处理的连接。RISC-V能够以更少的限制实现创新的自由,包括许可。此外,RISC-V的完全透明性允许通过所有硬件元素进行优化。”

 

当被问及有多少RISC-V是基于特殊功能,相对于成熟的RISC-V处理器,Redmond说:“我们没有这个估计。希望有一天我们会。”

 

五年后,她希望RISC-V的发展方向是什么?Redmond回答说:“强大的、完善的生态系统,包括工具、软件和应用,以及高级别的参与。”例如,在RISC-V上运行Android系统是该小组的一个远大目标。

 

预计RISC-V还将帮助OEM厂商向上游拓展,使他们能够设计自己的芯片。Redmond引用了Gartner的预测,到2025年,40%的ASIC将由OEM设计。她说:“我们不是采用现成的模式,而是让OEM以及设计伙伴在RISC-V上取得进展。事实上,今天RISC-V的设计工作室比任何其他架构都多。”

 

在Redmond的设想中,未来RISC-V内核将在整个计算领域确立自己的地位,从低功耗芯片到手机和服务器。

 

在大多数人看来,RISC-V已经是一个强大的处理器内核,被嵌入到越来越多的SoC中。RISC-V只需47条基本指令,而ISA则需要1500条,这使得它有可能实现模块化并得到普及。然而,问题仍然是RISC-V需要多长时间才能成为系统中Arm或x86处理器的可靠的全处理器替代品。