RISC-V的發展如火如荼,這個新興架構正在吸引越來越多的玩家參與其中。
近期,芯來科技宣布完成數億元新一輪融資,由君聯資本領投,祥暉資本、首鋼基金、建發新興投資、上海科創基金等眾多一線投資機構跟投。本輪募集的資金將主要用于加速推進芯來科技在RISC-V領域的一系列布局。
盡管投資機構普遍看好RISC-V憑借其開源屬性成為國產計算芯片商業化的趨勢;但RISC-V生態建設仍面臨挑戰,CPU等方面產業發展仍需時間。
1、繁榮前夜
眾所周知,CPU架構是芯片產業鏈的核心,其不僅決定了CPU的性能,而且在很大程度上引領著整個芯片產業的發展脈絡。從市場現狀來看,全球指令集呈現雙寡頭格局,基于X86和ARM架構的處理器長期占據絕大多數市場份額。
其中,X86架構在PC及服務器市場一家獨大,移動市場則由ARM架構一統江湖。在這樣一個格局中,業界一直期待在CPU架構領域能有更多選擇。

處理器對比:x86 vs.ARM vs.RISC-V
RISC-V是一種開放指令集架構,自誕生以來,憑借其獨特的優勢,在學術和商業上逐漸普及。
模塊化:通過一個基本的規范和若干個可選的擴展,設計者可以根據不同應用場景的需求靈活啟用不同的指令集,避免為不需要的功能支付能耗成本;
指令數目精簡:短小精悍的架構以及模塊化的特性使得RISC-V的指令數目非常簡潔,且RISC-V架構在推出時就規避了過去的架構背負的向后兼容的歷史包袱;
全面開源:開源的RISC-V可以降低芯片開發的資金投入、技術門檻與開發周期,提升產品開發復用性;
低成本:RISC-V指令集在授權費、芯片開發成本、芯片材料成本、芯片使用成本方面成本優勢顯著。
與此同時,IoT多元化、碎片化的應用場景,為RISC-V的發展提供了絕佳的土壤。與智能手機、PC等應用場景相比,IoT應用場景繁多,對處理器的需求較為碎片化,同時對低功耗有著較高要求。而RISC-V提供的精簡和靈活的特性,十分契合IoT領域的處理器需求,這使得其能夠從IoT領域最先切入,不斷擴大市場份額。
公開資料顯示,從2010年誕生至今,RISC-V用12年左右的時間實現100億核心數的出貨量,IoT市場功不可沒。

RISC-V發展歷程
根據市場Semico Research Group預測,預計到2025年,市場上采用RISC-V架構的處理器核心將超過624億顆,2018-2025年的年復合增長率高達146%。Semico Research預計,ARM出貨量有望被RISC-V超越,RISC-V處理器核心在未來五年最廣泛的應用市場是工業市場。
此外,RISC-V在通信市場的年化增長率最高,而在傳統的電腦類市場(PC、桌面電腦、服務器)的增速較低,且增長主要來源于RISC-V在服務器市場的應用。
如果說RISC-V是一個面向未來的架構,它正在經歷一個從小孩子長大成人的過程,并且已經走在了生態繁榮的前夜。
2、瑕瑜互見
“RISC-V最大的優勢之一可能是他們最大的弱點。”按照Arm首席執行官Rene Haas的說法:“它們是開源的,所以任何人都可以用它構建任何他們想要的東西。它可以修改,可以擴展,世界各地都可以有自己的RISC-V風味。但是,越是差異化,創建的不同擴展就越多,而并非生態系統中的每個人都采用,就會獲得高度的軟件碎片化潛力。”
RISC-V最大的特點是“開放標準化”,這種開放性,是CPU技術變革的一次絕佳機遇,同時也是一把雙刃劍。RISC-V的開源特性,一方面讓RISC-V的開發更加定制化、部署更加靈活;另一方面也導致了RISC-V標準難以統一的問題。
值得關注的是,“開放標準”不等于“開源代碼”,CPU的具體實現仍然需要可靠和高質量的商業化解決方案。目前,雖然市場上RISC-V核并不少,但真正實現大規模量產的核卻也不多。缺乏市場化驗證,意味著漏洞風險更大,后續優化可能性更低,也更難市場化。
于是,生態建設成為勝負手關鍵。企業只有盡力參與到更大的生態系統里面去,才有機會更多思考實現商業化的可能性。雖然指令集架構是開源免費,但是基于指令集衍生的專利、內核微架構并不是開源和免費。目前,RISC-V指令集和微架構均已發展出開放免費、可授權和封閉的三種知識產權模式。

基于RISC-V已形成三種知識產權模式
其中,類似于ARM商業模式的RISC-V內核IP授權公司已經興起。美國SiFive由RISC-V創始人Krste Asanovic創立,是世界最大的RISC-V商業處理器IP授權公司。SiFive產品已涵蓋MCU、邊緣計算、人工智能、物聯網、存儲器、AR/VR、機器學習等領域。
臺灣的晶心科技是另一家著名RISC-V內核IP提供商。2020年10月,瑞薩半導體(Renesas)宣布開始采用晶心旗下AndesCore IP 32位RISC-V CPU內核開發新的特定應用標準產品。
芯來科技自2018年創立以來,也一直在走國產化RISC-V CPU IP研發和產業化的道路。“從RISC-V基金會2015年成立至2018年,RISC-V在本土之外的發展如火如荼,可是當時中國本土仍沒有一家專業的RISC-V公司,中國需要一個專業的本土RISC-V公司,來提供專業和自主可控的RISC-V CPU IP產品和解決方案,否則本土產業還是會錯過這次絕佳歷史機遇。”芯來科技創始人胡振波表示。
“對于RISC-V,結果還沒有出來——現在還為時過早。”Rene Haas認為,“RISC-V將是一個非常有趣的故事。”
3、群雄逐鹿
RISC-V架構作為一個全球化的開放式標準,正在獲得越來越多產業內外、國內外各種組織、公司的關注,成為半導體產業及物聯網、邊緣計算等新興應用領域的重要創新焦點。
相較而言,美國作為RISC-V架構發源地,基礎實力很強,熱衷于高性能、數據中心方向的嘗試;歐洲結合超算,在工業方面有較強的訴求;而中國,主要由來自市場需求的驅動,注重IoT、邊緣計算的高能效、低功耗,并逐漸向高性能進發。
2018年4月,中興通訊被美國商務部制裁事件后,RISC-V由于其開源的特性受到了國內IC設計行業的高度關注。在X86和ARM的重重專利壁壘下,RISC-V的開放性能夠很好的調節軟件普世生態和CPU國產自主可控的雙重需求。
在中國本土市場上,已經出現了不少主要玩家。芯來科技成立于2018年,是國內首批基于RISC-V開放指令集架構打造應用生態,并率先實現產業化應用的企業之一。基于RISC-V架構,公司已開發多種系列的CPU IP產品及相關軟硬件解決方案。
2018年,阿里平頭哥開始從多年的自研架構C-SKY逐漸切換至RISC-V,成為國內最早涉足RISC-V的技術團隊之一。2022年4月7日,基于阿里平頭哥玄鐵RISC-V C906處理器的軟硬件聯合優化方案,在聚焦低功耗、高能效的IoT領域Tiny v0.7榜單中取得了全部4個指標的第一,創下了MLPerf Tiny有史以來RISC-V架構提交的最好成績。
4月10日消息,中科院計算技術研究所副所長、RISC-V國際基金會理事會成員包云崗透露,中科院RISC-V開源處理器“香山”有了新的歸屬——北京開源芯片研究院(開芯院)。包云崗表示,經過四個月的籌建,現已正式啟動第一批圍繞“香山”的新項目,后續也將陸續啟動其他開源芯片項目。

香山核架構示意圖
性能方面,“雁棲湖”的SPEC CPU2006成績預計在9@1.3GHz,也就是7/GHz左右,大約相當于ARM A72/A73的水平,后者商用化的杰出代表包括驍龍835、麒麟960/970等,“南湖”工藝和頻率升級后,預計SPEC 2006得分能到20左右。
在國內上市公司中,芯原股份、兆易創新、瑞芯微、全志科技、匯頂科技、樂鑫科技等在RISC-V領域均有相關產品布局,但目前貢獻收入有限。
資料來源:
https://mp.weixin.qq.com/s/zn2AxT_qSTn4VOK0l-WyYQ
https://mp.weixin.qq.com/s/XGf1ROFJ4CLvc_l63dG16w
https://mp.weixin.qq.com/s/rq3d6kisQmhXuWCQuUTrtw
https://mp.weixin.qq.com/s/g-8ps35eJacmDAOacn9flg
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