开源的RISC-V,能否与x86、ARM架构三足鼎立?
本文来自微信公众号“中智观察”(ID:Hapiweb-soft6),作者:陈杨,36氪经授权发布。
天下大势,分久必合,合久必分。
这并不是在讲三国演义,而是芯片架构领域的真实写照。从20世纪末互联网出现到PC互联网时代之前,芯片架构百花齐放:x86、ARM、MIPS、Power、SPARC、Alpha等各显神通;
20世纪90年代后,随着PC互联网时代的到来,以英特尔、AMD为代表的x86架构成为芯片架构领域的霸主,一直延续到移动互联网时代的到来;
2010年前后,伴随着3G、4G网络的兴起与发展,移动互联网时代到来,兼具性能与功耗的ARM架构独霸移动智能终端以及嵌入式领域,x86架构活跃在PC和数据中心;
如今,伴随着云计算、人工智能等技术的兴起,万物互联时代到来,多样化的应用需求以及贸易战等影响,使得芯片架构再次走向多元化。
其中,开源的RISC-V架构便是代表。
光明的市场前景
先看几组数据:Semico Research2019年发布的《RISC-V市场分析:新兴市场》报告预计:到2025年,市场将总共消费624亿个基于RISC-V架构的 CPU核心。2018-2025年间,RISC-V年均复合增长率高达146.2%。
同时,Tractica也预测,基于RISC-V IP和软件工具的市场规模在2018年为5200万美元,2025年时将增长至11亿美元。
虽然相比x86架构和ARM架构,RISC-V架构的市场规模还尚小,但这样的数据依然能证实RISC-V架构的光明未来。事实上,截至今天,RISC-V已经问世了十年有余。其起源于2010年加州大学伯克利分校(UC Berkeley)某研究团队。
当时,由于各种架构涉及IP问题,同时x86、ARM授权难且费用高昂,所以该研究团队决定设计一个全新的架构,并遵循BSD(Berkeley Software Distribution)协议,这意味着该架构几乎给了开发者最大的自由,几乎可以“为所欲为”,这便是RISC-V。
2015年,RISC-V基金会的成立意味着这一架构进入了发展快车道,其吸引了业内大量知名研究机构、软硬件大厂,如Berkeley Architecture Research、高通、英伟达、NXP、三星、美光、谷歌、IBM、西数、希捷、SEGGER、Mentor Graphics、Express Logic等,国内中科院计算所、阿里、华为、紫光展锐、中兴微电子、华为海思、联发科等也是RISC-V基金会成员。
优中也有不足
透过RISC-V的起源及发展,不难发现这一架构颇受追捧的原因。其一,RISC-V架构是开源的。这意味着使用者无需支付高昂的授权费,且BSD协议给了RISC-V开发者最高级别的开发、改动权限,开发者可以按照自己的需求随意开发进而商业化,无需担心IP问题。
其二,RISC-V架构顺应物联网时代的需求。由于基于精简指令集RISC(Reduced Instruction Set Computing RISC),RISC-V具备优异的功耗比,这使其非常适合物联网时代多种多样的终端需求以及人工智能应用。
其三,RISC-V架构没有历史包袱。由于诞生于2010年,所以在设计之时,RISC-V架构便规避了计算机架构几十年来发展的弯路,且天然适应物联网时代,即在扩展性、精简性、模块化方面充满竞争力。
以精简性为例,同基于RISC的ARM,经过这么多年的发展,其架构文档达数千页,指令数目繁多。而RISC-V架构文档两百多页,基础指令40多条。
当然,RISC-V架构也有其劣势,主要体现在生态上。由于诞生时间不过十年左右,RISC-V相关的编译器、开发工具、开发环境等还需进一步完善,整个RISC-V上下游产业链也需要发展。
x86巨头欲收购RISC-V明星创企
也是由于发展时间短、生态尚不成熟,整个RISC-v圈并没有诞生诸如英特尔、AMD这样的芯片巨头,所以脱颖而出成为RISC-V架构玩家共同的目标,能看到,这几年间,RISC-V架构赛道竞争激烈。
国外:Renode,由瑞典嵌入式公司Antmicro创立,是一个开源测试和开发框架,方便开发人员模拟物理硬件系统;
Dover Microsystems:总部位于美国Massachusetts,基于RISC-V架构的处理器提供网络安全解决方案;
Microsemi:Microchip Technology的子公司,其基于RISC-V架构设计的PolarFire系列SoC可为物联网设备提供低功耗、灵活的解决方案,并提供了RISC-V全套软件产品。
GreenWaves Technologies:总部位于法国格勒诺布尔,是最早的RISC-V芯片提供商。2018年时,GreenWaves Technologies便发布了基于RISC-V架构的八核GAP8处理器。
当然,最知名的莫过于SiFive。SiFive总部位于旧金山,是全球最早的RISC-V公司之一,在2015年时,该公司便发布了基于RISC-V架构的处理器内核,此后该公司又发布了U54-MC Coreplex、HiFive Unmatched等产品。
如今,SiFive估值已达到5亿美元。令其名声大噪的,莫过于近日的传闻,英特尔计划以20亿美元收购SiFive,能被x86架构龙头——英特尔以三倍的溢价值收购,足以证明SiFive的实力,更证明着RISC-V架构的光明未来。
备受中国关注的RISC-V架构
受中兴、华为事件等因素影响,比起国外,国内对RISC-V架构的关注更为“疯狂”。如RISC-V基金会中,阿里、华为、紫光展锐均为最高级别会员。
2018年,中国RISC-V产业联盟(China RISC-V Industry Consortium (CRVIC))和上海市RISC-V专业委员会正式成立,吸引了国内65家知名半导体相关机构,包括IP设计服务、芯片、软件、系统应用领域的中国知名企业,众多院校、科研院所以及投资机构。
国内也有多家企业投入RISC-V架构的建设浪潮,既包括原有半导体相关厂商开展RISC-V的研发,又诞生了多家RISC-V架构创企。
如阿里旗下的平头哥半导体公司,于2019年发布首款基于RISC-V架构的CP玄铁910,面向5G、人工智能、自动驾驶等领域。华米科技也在过去两年基于RISC-V架构陆续发布了“黄山一号”、“黄山二号”。
核芯互联则是一家成立于2017年的RISC-V架构创企,如今已正式发布基于32位RISC-V内核的嵌入式MCU,主打性能功能比以及稳定性,适用于家电、工控领域以及物联网等场景。
芯来科技是另一家RISC-V架构创企,是专业的RISC-V处理器IP和芯片解决方案公司。自2018年成立以来,芯来科技凝聚了一支本土经验丰富的处理器研发团队,从零开始全自主相继研发推出了N100、N200、N300、N/NX/UX600、N/NX/UX900等系列产品,覆盖从低功耗到高性能的各种场景需求。
6月21日,芯来科技宣布完成新一轮融资,这也是芯来科技在一年内连续获得的第三次资本加持,累计融资数亿元人民币。
结语
信创大背景下,RISC-V架构的出现以及备受中国推崇似乎缓解了中国“芯痛”:其是开源的,不必担心受制于人;其是免费的,对IP设计企业而言减少了高昂的授权费;其是适应物联网时代的,精简,可扩展,功耗比优异。也正是这些特性,RISC-V在2017年时便被印度确定为国家指令集。
虽然看上去一片大好,但要想RISC-V架构真正成为中国国家架构,仍面临着重重难关,既需要政策的引领指导,更需要RISC-V架构上下游企业的齐心协力,共筑生态。切记:不可蜂拥而至,分工明确才能避免重复造轮子。
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