一、開(kāi)放：RISC-V的天然基因

RISC-V并不是一種處理器或芯片，也不是一種IP，而是一套指令集架構(gòu)規(guī)范（Specification）。所謂指令集，是存儲(chǔ)在處理器（芯片）內(nèi)部指導(dǎo)它如何進(jìn)行運(yùn)算的一系列規(guī)范語(yǔ)言。它是軟件和硬件之間的接口，向下定義任何軟件程序員需要了解的硬件信息，向上指導(dǎo)應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，可以說(shuō)指令集架構(gòu)決定了一個(gè)處理器的“靈魂”。

PC時(shí)代，開(kāi)放的是基于某個(gè)指令集架構(gòu)制造的芯片產(chǎn)品（如Intel公司按照x86架構(gòu)生產(chǎn)的各種CPU芯片）；移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，開(kāi)放的是基于某個(gè)指令集架構(gòu)微處理器內(nèi)核授權(quán)（如Arm公司按照Arm架構(gòu)研發(fā)的各種內(nèi)核IP）；AIoT時(shí)代，直接開(kāi)放的是指令集架構(gòu)ISA（如RISC-V基金會(huì)定義的RISC-V指令集架構(gòu)）——“開(kāi)放”的主體在不斷變換，但“開(kāi)放”的程度卻在越發(fā)加深，從芯片公司到IP公司再到標(biāo)準(zhǔn)組織，從產(chǎn)品銷(xiāo)售到授權(quán)再到架構(gòu)共享，誰(shuí)以開(kāi)放的心態(tài)擁抱新時(shí)代，誰(shuí)就能夠引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)而獲取更大的發(fā)展空間。

源于加州大學(xué)伯克利分校（UC-Berkeley） 的RISC-V指令集架構(gòu)，從誕生之初，就一直擁有開(kāi)放的基因。它吸取了幾十年來(lái)計(jì)算機(jī)發(fā)展過(guò)程中各種指令集架構(gòu)的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，從設(shè)計(jì)理念上摒棄歷史包袱，從技術(shù)性能上看相比其它計(jì)算機(jī)指令架構(gòu)（ISA），顯示出了極簡(jiǎn)、統(tǒng)一、模塊化、可擴(kuò)展的屬性，具備了天然的后發(fā)優(yōu)勢(shì)。

RISC-V作為學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界合作的結(jié)晶，最有希望成為新時(shí)代的主導(dǎo)架構(gòu)，其遵從BSD（Berkeley Software Distribution license）協(xié)議，可以為任何組織機(jī)構(gòu)和商業(yè)組織所使用，這意味著基于RISC-V指令集架構(gòu)開(kāi)發(fā)的內(nèi)核IP、相關(guān)芯片以及開(kāi)發(fā)工具既可以免費(fèi)開(kāi)源，也可以專有收費(fèi)，具體產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)可以包括：自行開(kāi)發(fā)版本、開(kāi)源無(wú)質(zhì)保免費(fèi)版本、開(kāi)源加服務(wù)費(fèi)版本、商用閉源收費(fèi)版本。因此，為產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了更為開(kāi)放的選擇。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，RISC-V基金會(huì)如今已經(jīng)吸引了全球28個(gè)國(guó)家327多家會(huì)員加入，其中不乏IBM、NXP、西部數(shù)據(jù)英偉達(dá)、高通、三星、谷歌、華為、阿里、Red Hat與特斯拉巨頭的身影。這個(gè)由其成員主導(dǎo)的非營(yíng)利性機(jī)構(gòu)，指導(dǎo)RISC-V未來(lái)的發(fā)展，并推動(dòng)RISC-V ISA更大范圍的應(yīng)用。RISC-V基金會(huì)的成員可以訪問(wèn)和參與RISC-V ISA規(guī)范和相關(guān)的HW/SW生態(tài)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。伴隨著RISC-V應(yīng)用生態(tài)的發(fā)展，RISC-V基金會(huì)注冊(cè)地從美國(guó)遷往中立國(guó)家瑞士，RISC-V指令集架構(gòu)正逐漸成為一個(gè)產(chǎn)業(yè)界共同遵循的指令集的標(biāo)準(zhǔn)。其開(kāi)放的特性，也讓RISC-V的使用并不會(huì)受到單一公司的綁定，因此也被認(rèn)為是我國(guó)實(shí)現(xiàn)芯片自主的希望路徑之一。

如今，在全球范圍內(nèi)，RISC-V賽道上也涌現(xiàn)出了一批具有代表性的技術(shù)企業(yè)，如RISC-V發(fā)明團(tuán)隊(duì)創(chuàng)辦的美國(guó)SiFive公司，捷克的Codasip公司，中國(guó)臺(tái)灣的晶心科技，以及中國(guó)本土的平頭哥半導(dǎo)體、芯來(lái)科技等。

二、繁榮：從AIoT賽道起跑

1、RISC-V與AIoT

據(jù)Gartner預(yù)測(cè)，到2020年將有超過(guò)200億個(gè)AIoT設(shè)備聯(lián)網(wǎng)。臺(tái)灣工研院研究報(bào)告也指出，AIoT芯片市場(chǎng)預(yù)計(jì)到2025年將達(dá)390億美元，年復(fù)合成長(zhǎng)率高達(dá)20%。AIoT的發(fā)展需要四大要素，即AI算法、IoT安全、處理器，以及服務(wù)平臺(tái)。其中，處理器是智能聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的核心硬件基礎(chǔ)，大多數(shù)IoT設(shè)備都需要使用低功耗、支持無(wú)線連接的嵌入式處理器芯片，而AI相關(guān)應(yīng)用也需要嵌入式處理器進(jìn)行邊緣計(jì)算，才能建構(gòu)完整的AIoT應(yīng)用，面對(duì)高性能、低功耗、無(wú)線連接等方面的挑戰(zhàn)，基于RISC-V的微處理器內(nèi)核（包含DSP擴(kuò)展及矢量擴(kuò)展）加上AI運(yùn)算協(xié)處理器IP，將成為細(xì)分市場(chǎng)AIoT應(yīng)用的很好機(jī)會(huì)。RISC-V從AIoT賽道起跑，是由于該領(lǐng)域內(nèi)的絕對(duì)生態(tài)壁壘并不存在，嵌入式設(shè)備的軟硬件一體性和源代碼重編譯特性決定了其只存在生態(tài)相對(duì)壁壘。這種相對(duì)的生態(tài)壁壘隨著軟硬件廠商的共享繁榮的設(shè)計(jì)目標(biāo)，以及差異化產(chǎn)品的旺盛需求，對(duì)新興的RISC-V架構(gòu)具有天然的友好性。

我們看到RISC-V目前應(yīng)用的市場(chǎng)還主要聚焦于AIoT領(lǐng)域，這是由生態(tài)壁壘所決定的。RISC-V指令集架構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)本身并不局限于AIoT領(lǐng)域，只是定義了要遵循的一種模式而已。而具體的性能表現(xiàn)，則要落實(shí)到具體的微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不管是低功耗的設(shè)計(jì)還是高性能的設(shè)計(jì)，都依賴于CPU微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水平。近期采用Arm架構(gòu)的蘋(píng)果M1處理器超越x86架構(gòu)的處理器芯片，就證明了RISC架構(gòu)在PC及服務(wù)器領(lǐng)域的巨大潛力。

2、RISC-V與軟生態(tài)

無(wú)論P(yáng)C還是智能手機(jī)，都需要密集的人機(jī)交互和通用應(yīng)用軟件生態(tài)。而未來(lái)的AIoT應(yīng)用將進(jìn)入一種“無(wú)人”的物聯(lián)應(yīng)用場(chǎng)景。要隨時(shí)隨地實(shí)現(xiàn)這樣的應(yīng)用，單靠硬件是不行的。RISC-V硬件架構(gòu)要想在AIoT賽道實(shí)現(xiàn)突破，還需要操作系統(tǒng)和軟件的配合才行。RISC-V基金會(huì)與Linux基金會(huì)達(dá)成合作協(xié)議，借助后者積累多年的開(kāi)源生態(tài)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)和全球龐大的Linux開(kāi)源社區(qū)，得到了Linux的軟件平臺(tái)支持，同時(shí)，各種針對(duì)或兼容RISC-V架構(gòu)的Linux基礎(chǔ)工具和平臺(tái)也在加緊開(kāi)發(fā)和測(cè)試中，開(kāi)源的Linux與開(kāi)放的RISC-V的軟硬結(jié)合必將發(fā)揮出無(wú)限潛能。從開(kāi)發(fā)工具上看，基于Eclipse的IDE工具，有芯來(lái)科技的NucleiStudio、晶心科技的AndeSight和Codasip的CodasipStudio等，而國(guó)際上專業(yè)的開(kāi)發(fā)工具企業(yè)SEGGER、IAR、Lauterbach也在最近一年為多家廠商的RISC-V MCU和FPGA提供了支持和更新。

3、RISC-V應(yīng)用領(lǐng)域的拓展

RISC-V的市場(chǎng)也在持續(xù)擴(kuò)張，Semico預(yù)計(jì)2025年全球市場(chǎng)的RISC-V核心數(shù)將達(dá)到624億，其中工業(yè)應(yīng)用將占據(jù)167億顆核心。而根據(jù)Tractica預(yù)測(cè)，RISC-V的IP和軟件工具市場(chǎng)也將在2025年達(dá)到10.7億美元。從RISC-V基金會(huì)官網(wǎng)獲悉，目前全球范圍內(nèi)，RISC-V芯片（SoC、IP和FPGA）已經(jīng)推出84款，覆蓋了云端、移動(dòng)、高性能運(yùn)算和機(jī)器學(xué)習(xí)等31個(gè)產(chǎn)業(yè)，而越來(lái)越多的芯片企業(yè)和終端企業(yè)正在加速布局RISC-V產(chǎn)品。

RISC-V的生態(tài)已經(jīng)能很好的支撐垂直應(yīng)用。在存儲(chǔ)控制市場(chǎng)希捷、西部數(shù)據(jù)這樣的頭部廠商都已將RISC-V內(nèi)核應(yīng)用于自身的產(chǎn)品當(dāng)中；在AI領(lǐng)域英偉達(dá)也公開(kāi)了其在RISC-V方面的研究，指出了在深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用RISC-V指令集的可能性；三星也披露了將推出多款采用RISC-V內(nèi)核架構(gòu)的芯片；另外，Google、三星和高通在內(nèi)的約80家公司將聯(lián)合為自動(dòng)駕駛汽車(chē)等應(yīng)用開(kāi)發(fā)新的RISC-V芯片設(shè)計(jì)；GreenWaves推出了基于RISC-V的低功率AI物聯(lián)網(wǎng)（IoT）應(yīng)用處理器；晶晨半導(dǎo)體推出具有RISC-V安全內(nèi)核的SoC芯片；華米發(fā)布了用于生物識(shí)別可穿戴設(shè)備的新型AI芯片。

RISC-V在通用類的產(chǎn)品應(yīng)用生態(tài)也在逐步打通，越來(lái)越完整的可選開(kāi)發(fā)工具鏈將助力通用產(chǎn)品的大范圍面世。RISC-V的編譯、驗(yàn)證和分析等流程都在逐步擴(kuò)大軟件與硬件支持。兆易創(chuàng)新在2019年時(shí)就推出了RISC-V內(nèi)核的MCU產(chǎn)品、樂(lè)鑫在2020年發(fā)布了搭載RISC-V處理器的WiFi+藍(lán)牙模組、GreenWaves發(fā)布了其超低功耗GAP9音頻芯片、中科藍(lán)訊有多款RISC-V芯片、沁恒推出了三款RISC-V MCU、中微半導(dǎo)體正式發(fā)布首款集成RISC-V內(nèi)核的32位MCU，瑞薩電子也預(yù)計(jì)于2021年推出通用RISC-V芯片產(chǎn)品。

三、自主：生態(tài)平臺(tái)賦能本土應(yīng)用

1、RISC-V自主可控的機(jī)遇

開(kāi)放的基因，繁榮的生態(tài)為自主的應(yīng)用提供了前所未有的發(fā)展良機(jī)。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)普遍注重應(yīng)用層面SoC的開(kāi)發(fā)，在底層技術(shù)上投入有限。雖然國(guó)內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)得益于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的迅速膨脹而積累了大量的發(fā)展資金，但在核心技術(shù)鏈、關(guān)鍵供應(yīng)鏈上仍然存在不少斷點(diǎn)，忽視底層技術(shù)特別是以處理器IP為代表的關(guān)鍵核心環(huán)節(jié)，將有可能成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的致命罩門(mén)。Arm公司對(duì)華為的技術(shù)斷供有可能對(duì)海思麒麟芯片未來(lái)的技術(shù)和服務(wù)升級(jí)形成巨大障礙，就是一次對(duì)產(chǎn)業(yè)敲響的警鐘。

RISC-V的出現(xiàn)，為中國(guó)處理器IP發(fā)展提供了一個(gè)千載難逢的機(jī)會(huì)。讓我們欣喜的是，在此領(lǐng)域也出現(xiàn)了深耕于開(kāi)放指令架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)中不同層次的國(guó)內(nèi)本土公司，在自主可控與共享繁榮中，找到了一條奮起直追的道路。本土RISC-V處理器IP廠商，在不同領(lǐng)域發(fā)力，保持我國(guó)的RISC-V處理器IP與世界先進(jìn)廠商同步演進(jìn)，完成“突破”與“并跑”，并依靠國(guó)內(nèi)市場(chǎng)強(qiáng)勁的創(chuàng)新需求向“引領(lǐng)”邁進(jìn)。
責(zé)任編輯:tzh

2、RISC-V的中國(guó)力量

產(chǎn)業(yè)鏈自主可控生態(tài)的關(guān)鍵由三個(gè)因素組成：指令集的發(fā)展權(quán)、研發(fā)團(tuán)隊(duì)的本土化以及微架構(gòu)的自主開(kāi)發(fā)。

RISC-V指令集架構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化為我們解決了指令集發(fā)展權(quán)的問(wèn)題。而本土公司和團(tuán)隊(duì)的自主開(kāi)發(fā)為我們帶來(lái)真正的產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)安全。經(jīng)過(guò)幾十年的國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，我國(guó)在處理器領(lǐng)域人才培養(yǎng)上已經(jīng)初具規(guī)模，形成了一批能夠根據(jù)指令集架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行微架構(gòu)研發(fā)的團(tuán)隊(duì)與軟生態(tài)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，基于開(kāi)放架構(gòu)的指令集標(biāo)準(zhǔn)，更是為優(yōu)秀的團(tuán)隊(duì)提供了打造自主可控產(chǎn)品的良機(jī)，伴隨著國(guó)內(nèi)AIoT市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展，為產(chǎn)業(yè)提供了從硬到軟各個(gè)層次自主可控生態(tài)打造的應(yīng)用基礎(chǔ)。國(guó)內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)以至ICT產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)，應(yīng)抓住開(kāi)放架構(gòu)指令集生態(tài)打帶來(lái)的自主可控的處理器IP共性技術(shù)平臺(tái)建設(shè)良機(jī)，從應(yīng)用需求入手，徹底解決處理器領(lǐng)域“穿馬甲”問(wèn)題。

根據(jù)RISC-V具體產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)來(lái)源，我國(guó)的RISC-V參與者也存在開(kāi)源吸收、國(guó)外引進(jìn)、自主研發(fā)等不同形式。

國(guó)內(nèi)RISC-V內(nèi)核提供公司情況

從上可見(jiàn)，中國(guó)大陸地區(qū)的滿足本土團(tuán)隊(duì)與自主研發(fā)的只有平頭哥半導(dǎo)體和芯來(lái)科技：

阿里巴巴旗下的平頭哥半導(dǎo)體，以及其處理器團(tuán)隊(duì)的前身中天微團(tuán)隊(duì)，作為出身于高校的本土化研究團(tuán)隊(duì)，具備多年的內(nèi)核開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，其發(fā)布的RISC-V處理器玄鐵910針對(duì)云和邊緣服務(wù)器，更多的依靠阿里生態(tài)推動(dòng)應(yīng)用與芯片的聯(lián)動(dòng)。

芯來(lái)科技的技術(shù)演進(jìn)不同于國(guó)外引進(jìn)或開(kāi)源吸收模式，其技術(shù)團(tuán)隊(duì)具備長(zhǎng)期的一線巨頭企業(yè)處理器研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，在RISC-V架構(gòu)產(chǎn)品的打造上從零開(kāi)始，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和源代碼實(shí)現(xiàn)完全由本土團(tuán)隊(duì)完成，真正的國(guó)產(chǎn)自主可控，輸出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心產(chǎn)品。芯來(lái)科技目前擁有近100名員工，擁有3個(gè)研發(fā)中心。

3、RISC-V自主生態(tài)與應(yīng)用結(jié)合

芯來(lái)科技作為本土RISC-V的領(lǐng)軍企業(yè)，啟動(dòng)建設(shè)了基于RISC-V處理器內(nèi)核的開(kāi)放創(chuàng)新全棧式SoC方案平臺(tái)建設(shè)，該平臺(tái)能縮減基于RISC-V架構(gòu)的SoC設(shè)計(jì)周期，降低設(shè)計(jì)成本。以模塊化形式呈現(xiàn)的全棧式RISC-V SoC方案平臺(tái)則是芯來(lái)科技未來(lái)業(yè)務(wù)布局的一個(gè)重要方向。芯來(lái)SoC方案平臺(tái)包含了用戶在使用RISC-V處理器進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)流程中的共性需求模塊和通用解決方案。通過(guò)預(yù)制模板和流程，為用戶提供自有、第三方、客供等多種數(shù)模IP與CPU內(nèi)核IP的快速集成，并同步為用戶生成硬件層次適配以及配套軟件方案和開(kāi)發(fā)操作工具。

芯來(lái)科技的RISC-V架構(gòu)處理器有超過(guò)200個(gè)客戶的評(píng)估和使用，全國(guó)前10大集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)中已有5家成為該公司合作伙伴。在不到三年的發(fā)展進(jìn)程中，收獲了不同領(lǐng)域的大量典型客戶，協(xié)助客戶在汽車(chē)、工業(yè)控制、通信、智能家居、區(qū)塊鏈、航空航天、能源、金融、人工智能等領(lǐng)域輸出基于芯來(lái)內(nèi)核的產(chǎn)品。

基于處理器內(nèi)核的自主可控，是實(shí)現(xiàn)SoC平臺(tái)化的前提，將周邊通用IP與內(nèi)核的全自動(dòng)化耦合集成，能為客戶一站式解決基于RISC-V架構(gòu)的SoC集成問(wèn)題，能夠推動(dòng)RISC-V應(yīng)用生態(tài)的更快落地，幫助客戶節(jié)省大量的各種IP的集成、驗(yàn)證和應(yīng)用成本。

我國(guó)作為全球最大的AIoT市場(chǎng)，將出現(xiàn)海量的差異化應(yīng)用需求，并且隨著市場(chǎng)的迭代加速，對(duì)處理器一體化定制化解決方案的需求，將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越對(duì)CPU芯片和內(nèi)核IP的單一需求。RISC-V開(kāi)放架構(gòu)和自主IP可以讓產(chǎn)業(yè)界進(jìn)一步提升相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的效能，也借此為廠商創(chuàng)造利基與更多商機(jī)。
責(zé)任編輯:tzh