RISC-V指令集架構(gòu)是第五代精簡(jiǎn)指令集，核心設(shè)計(jì)思路是精簡(jiǎn)的技術(shù)風(fēng)格和開(kāi)放的商業(yè)模式,相較于 X86 和 ARM 指令集架構(gòu)，RISC-V 在設(shè)計(jì)過(guò)程中充分考慮了小型、快速、低功耗的需求，運(yùn)行效率大幅提升, 在成本和靈活性上的優(yōu)勢(shì)更為明顯。

參照采用開(kāi)源模式的 Android 在移動(dòng)終端領(lǐng)域的成功，RISC-V架構(gòu)的特點(diǎn)使其同樣具備相對(duì)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，但 RISC-V并非是第一個(gè)采用開(kāi)源模式的指令集架構(gòu)，但是我們認(rèn)為 RISC-V 架構(gòu)的發(fā)展擁有之前的開(kāi)源指令集所不具備的歷史機(jī)遇：

一是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用興起，二是半導(dǎo)體國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程加速。

從產(chǎn)業(yè)鏈上下游的情況來(lái)看，我國(guó)廠商在芯片 IP 開(kāi)發(fā)環(huán)節(jié)、芯片設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)以及終端品牌和平臺(tái)環(huán)節(jié)均已有所布局。

上下游主要廠商的布局情況反映了產(chǎn)業(yè)鏈從底層到終端構(gòu)建 RISC-V 生態(tài)的發(fā)展思路，從物聯(lián)網(wǎng)、AI 的興起和我國(guó)芯片設(shè)計(jì)的自主性需求方面來(lái)看，RISC-V具備廣闊的發(fā)展空間和成為全球主流架構(gòu)之一的基礎(chǔ)。

1、RISC-V 生態(tài)發(fā)展態(tài)勢(shì)及國(guó)內(nèi)廠商的多維布局

1.1、X86 和 Arm 之后的新勢(shì)力

CISC（Complex Instruction Set Computers，復(fù)雜指令集計(jì)算集）和 RISC（Reduced Instruction Set Computers，精簡(jiǎn)指令集計(jì)算集）是兩大類(lèi)主流的 CPU 指令集類(lèi)型，其中，CISC 以 Intel 和 AMD 的 X86 CPU 為代表，RISC 以 ARM 和 IBM Power 為代表。RISC的設(shè)計(jì)初衷是針對(duì) CISC 指令集復(fù)雜的弊端，把經(jīng)常使用的指令集合成核心指令，以保證其簡(jiǎn)單高效，對(duì)不常用的功能，通過(guò)組合指令來(lái)完成，總體上降低了指令集的復(fù)雜程度。

RISC-V 指令集架構(gòu)是由加州大學(xué)伯克利分校的研究團(tuán)隊(duì)于 2010 年設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的第五代精簡(jiǎn)指令集，核心設(shè)計(jì)思路是精簡(jiǎn)的技術(shù)風(fēng)格和開(kāi)放的商業(yè)模式。相較于 X86 和 ARM指令集架構(gòu)長(zhǎng)達(dá)數(shù)千頁(yè)的架構(gòu)篇幅，RISC-V 在設(shè)計(jì)過(guò)程中充分考慮了小型、快速、低功耗的需求，不針對(duì)特定架構(gòu)做單獨(dú)設(shè)計(jì)，同時(shí)規(guī)避了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中現(xiàn)存的漏洞。

從架構(gòu)的簡(jiǎn)易性上看，RISC-V 采用簡(jiǎn)潔指令集實(shí)現(xiàn)主要功能，降低對(duì)特定架構(gòu)的指令設(shè)計(jì)，因此目前的RISC-V從架構(gòu)文檔篇幅和指令數(shù)量上均大幅小于X86和 ARM架構(gòu)，由其構(gòu)建的 CPU 在運(yùn)行效率方面存在較大優(yōu)勢(shì)。但是，同為精簡(jiǎn)指令集的 ARM 架構(gòu)經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，其指令數(shù)和架構(gòu)文檔篇幅不斷擴(kuò)充，目前 RISC-V 生態(tài)建立僅有 5 年時(shí)間，伴隨著生態(tài)的日益完善，其復(fù)雜度也將明顯提升，短期看其簡(jiǎn)潔性仍大幅優(yōu)于 X86 和 ARM 架構(gòu)。

除了運(yùn)行效率的優(yōu)勢(shì)外，RISC-V 架構(gòu)在成本和靈活性上的優(yōu)勢(shì)更為明顯。不同于ARM 架構(gòu)高額的授權(quán)費(fèi)用，RISC-V 具有開(kāi)源免費(fèi)的開(kāi)發(fā)工具和開(kāi)發(fā)環(huán)境，允許任何用戶(hù)自由修改、擴(kuò)展。同時(shí)，RISC-V 的模塊化架構(gòu)使得其具有高度靈活性和可定制特點(diǎn)，用戶(hù)能夠通過(guò)一套架構(gòu)實(shí)現(xiàn)不同的應(yīng)用。參照采用開(kāi)源模式的 Android 在移動(dòng)終端領(lǐng)域的成功，RISC-V 架構(gòu)簡(jiǎn)潔、高效、免費(fèi)、開(kāi)放的特點(diǎn)使其同樣具備相對(duì)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，彼時(shí)的 Android 系統(tǒng)在面對(duì)封閉的塞班系統(tǒng)時(shí)，利用其開(kāi)源特性借助智能手機(jī)的興起成為接下來(lái)十余年移動(dòng)終端主要 OS 之一。

但是，RISC-V 并非是第一個(gè)采用開(kāi)源模式的指令集架構(gòu)，早于 RISC-V 架構(gòu)的 Sparc、Power、MIPS 等均未能取得成功，但是我們認(rèn)為 RISC-V架構(gòu)的發(fā)展擁有之前的開(kāi)源指令集所不具備的歷史機(jī)遇，使其有望成為繼 X86 和 ARM架構(gòu)之后的全球第三大主流指令集架構(gòu)。

1.2、RISC-V 發(fā)展的歷史機(jī)遇

一是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用興起。正如 Android 系統(tǒng)的成功不僅僅是由于其開(kāi)源的特性，更離不開(kāi)智能手機(jī)的興起。從電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的規(guī)律上看，下游終端的興起必然為上游產(chǎn)業(yè)鏈打開(kāi)增長(zhǎng)空間，在谷歌的推動(dòng)下，Android 系統(tǒng)在發(fā)展初期得到了摩托羅拉、三星、HTC、索尼愛(ài)立信等眾多手機(jī)品牌廠商的支持，同時(shí)，上游手機(jī)芯片廠商和移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商也加入Android 系統(tǒng)的建設(shè)。當(dāng)前時(shí)點(diǎn)，物聯(lián)網(wǎng)的興起也將為指令集架構(gòu)在內(nèi)的上游產(chǎn)業(yè)鏈提供新的成長(zhǎng)土壤：

從市場(chǎng)空間層面看，根據(jù)全球移動(dòng)通信系統(tǒng)協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)，2019 年，全球物聯(lián)網(wǎng)總連接數(shù)達(dá)到 120 億，預(yù)計(jì)到 2025 年，全球物聯(lián)網(wǎng)總連接數(shù)將達(dá)到 246 億，年復(fù)合增速約為 16%，預(yù)計(jì)全球物聯(lián)網(wǎng)收入從 2019 年的 3430 億美元，增長(zhǎng)到 2025 年的 1.1萬(wàn)億美元，復(fù)合增速約為 27%；

從技術(shù)特點(diǎn)層面看，相較于現(xiàn)有架構(gòu)的通用性要求，物聯(lián)網(wǎng)更強(qiáng)調(diào)靈活性和多樣性，這與 RISC-V 開(kāi)源、可模塊化、可擴(kuò)展的特性高度契合，RISC-V 能夠憑借其特性使得物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)揮出靈活、低功耗的特點(diǎn)進(jìn)而降低成本，這也為物聯(lián)網(wǎng)的快速興起創(chuàng)造了有利條件。

二是半導(dǎo)體國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程加速。目前，主流的指令集架構(gòu) X86 和 ARM 架構(gòu)版權(quán)分屬于美國(guó)英特爾和日本軟銀，隨著美國(guó)對(duì)我國(guó)科技企業(yè)限制的手段和力度強(qiáng)化，無(wú)論是封閉的 X86 架構(gòu)還是授權(quán)模式的 ARM 架構(gòu)，都存在被限制使用的風(fēng)險(xiǎn)。ARM 架構(gòu)中國(guó)授權(quán)客戶(hù)超過(guò) 150 家，95%的國(guó)產(chǎn) SoC 都是基于 ARM 架構(gòu)技術(shù)開(kāi)發(fā)，華為亦是 ARM 主要客戶(hù)之一，雖然華為已經(jīng)獲得了 ARM v8 永久授權(quán)，但在美國(guó)針對(duì)華為的限制措施下無(wú)法獲得升級(jí)架構(gòu)版本，長(zhǎng)期來(lái)看仍然存在被限制或斷供的風(fēng)險(xiǎn)。由于 RISC-V 的開(kāi)源特性以及其逐漸被全球主流廠商接受認(rèn)可，使得我國(guó)芯片廠商通過(guò) RISC-V 架構(gòu)實(shí)現(xiàn)部分領(lǐng)域的技術(shù)自主性具備可行性。

總體來(lái)看，下游物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的快速發(fā)展和國(guó)產(chǎn)芯片設(shè)計(jì)的自主性需求使得 RISC-V 架構(gòu)的發(fā)展具備了之前的開(kāi)源性架構(gòu)所不具備的發(fā)展機(jī)遇，物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)是全球性而非地域性，其市場(chǎng)空間能夠推動(dòng) RISC-V 架構(gòu)創(chuàng)造國(guó)際客戶(hù)需求，打開(kāi)市場(chǎng)上限，同時(shí)，中國(guó)芯片市場(chǎng)的獨(dú)特性推動(dòng) RISC-V 架構(gòu)的發(fā)展也具備必要性和緊迫性，因此，我們從時(shí)間和空間上看，從下游和上游的需求端看，RISC-V 架構(gòu)具備了復(fù)制 Android 系統(tǒng)發(fā)展路徑的可能性。

1.3、上下游廠商在 RISC-V 領(lǐng)域的多維布局

從 2015 年全球 RISC-V 基金會(huì)設(shè)立到 2018 年中國(guó) RISC-V 產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立，進(jìn)幾年，RISC-V 基金會(huì)成員數(shù)量持續(xù)增加，截至 2019 年底已有近 300 家公司加入，谷歌、華為、英偉達(dá)、高通、三星、IBM 等全球一線廠商均在會(huì)員行列當(dāng)中，其在各細(xì)分領(lǐng)域的話(huà)語(yǔ)權(quán)對(duì)于 RISC-V 的推廣具有重要的引領(lǐng)作用。

從產(chǎn)業(yè)鏈上下游的情況來(lái)看，我國(guó)廠商在各個(gè)環(huán)節(jié)均已有所布局。

芯片 IP 設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)公司方面，芯原股份是全球第七、國(guó)內(nèi)第一的 IP 設(shè)計(jì)供應(yīng)商，公司是中國(guó) RISC-V 產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟首任理事長(zhǎng)單位，公司面向云計(jì)算、智能物聯(lián)網(wǎng)以及 AI 等領(lǐng)域進(jìn)行 RISC-V 的指令集進(jìn)行研發(fā)布局，目前基于 RISC-V 架構(gòu)的 MCU 處在研發(fā)階段，逐步完善物聯(lián)網(wǎng)芯片 IP 產(chǎn)品的積累和布局。芯來(lái)科技則是專(zhuān)注于 RISC-V 架構(gòu)的處理器內(nèi)核 IP 開(kāi)發(fā)及商業(yè)化，基于 RISC-V 架構(gòu)研發(fā)用于適用物聯(lián)網(wǎng)、AI、工控等應(yīng)用場(chǎng)景的通用處理器、AI 處理器等，公司前后相繼獲得芯原股份、晶晨股份、小米的股權(quán)投資。阿里巴巴旗下半導(dǎo)體公司平頭哥已發(fā)布多款基于 RISC-V 架構(gòu)的處理器 IP“玄鐵系列”，從布局的方向上看，阿里希望開(kāi)放玄鐵 IP 核平臺(tái)，吸引眾多開(kāi)發(fā)者進(jìn)行芯片設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，配合阿里構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)。

芯片設(shè)計(jì)公司方面，兆易創(chuàng)新于去年率先將 RISC-V 架構(gòu)引入 MCU 領(lǐng)域，推出全球首個(gè)基于 RISC-V 內(nèi)核的 GD32V 系列 32 位通用 MCU 產(chǎn)品，其中 IP 核由兆易創(chuàng)新與芯來(lái)科技共同研發(fā)。全志科技與阿里平頭哥合作，基于玄鐵平臺(tái)開(kāi)發(fā)通用算力 SoC 芯片，面向物聯(lián)網(wǎng)、智能家居、工業(yè)控制等領(lǐng)域。此外，樂(lè)鑫科技、北京君正等芯片設(shè)計(jì)公司也在進(jìn)行基于 RISC-V 架構(gòu)的芯片研發(fā)。

終端品牌及平臺(tái)公司方面，華為、小米、阿里都在進(jìn)行 RISC-V 生態(tài)的布局。小米生態(tài)鏈公司華米科技已于 2018 年發(fā)布了全球首款基于 RISC-V 架構(gòu)的可穿戴處理器；從阿里的投資和合作情況看，亦希望打通 RISC-V 生態(tài)的上下游服務(wù)于自身的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)；華為已成為 RISC-V 基金會(huì)成員，出于供應(yīng)鏈安全性考慮，也在進(jìn)行相關(guān)芯片產(chǎn)品的研發(fā)。

總體來(lái)看，上下游主要廠商的布局情況反映了產(chǎn)業(yè)鏈從底層到終端構(gòu)建 RISC-V 生態(tài)的發(fā)展思路，從 X86 和 ARM 架構(gòu)的發(fā)展規(guī)律看，新興架構(gòu)的發(fā)展需要生態(tài)提供成長(zhǎng)環(huán)境，對(duì)于 RISC-V 而言，目前的生態(tài)缺失是限制其快速發(fā)展的瓶頸之一，但從物聯(lián)網(wǎng)、AI 的興起和我國(guó)芯片設(shè)計(jì)的自主性需求方面來(lái)看，RISC-V 具備廣闊的發(fā)展空間和成為全球主流架構(gòu)之一的基礎(chǔ)。建議關(guān)注國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈芯原股份、兆易創(chuàng)新、全志科技等公司的布局和成長(zhǎng)。

審核編輯：郭婷