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發(fā)布時間:2022-03-17作者來源:薩科微瀏覽:1905
近日,對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)而言,最熱門的消息莫過于[敏感詞]屆RISC-V中國峰會(RISC-V World Conference China)將于2021年6月21日至27日在上海科技大學(xué)舉辦。預(yù)計現(xiàn)場參會人數(shù)超過1,000人次、線上參與人數(shù)超過10,000人次、參展廠家預(yù)計超過100家,屆時會成為國內(nèi)迄今為止規(guī)模[敏感詞]的以RISC-V為主題的峰會!有關(guān)RISC-V,我們需要了解:
一 RISC-V是什么RISC-V是一個基于“精簡指令集(RISC)”原則的開源指令集架構(gòu),它并不是一種處理器或芯片,而是指令集規(guī)范。
指令集是軟件和硬件之間的接口,是一套標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,其以文檔的形式發(fā)布,并不具備實(shí)體。我們可以根據(jù)這套規(guī)范去設(shè)計處理器芯片和對應(yīng)的軟件系統(tǒng),并最終形成產(chǎn)品。
指令集可分為復(fù)雜指令集(CISC: Complex Instruction SetComputing)和精簡指令集(RISC: Reduced Instruction SetComputing RISC)。目前市場上主流的芯片架構(gòu)主要有x86、ARM、RISC-V,其中x86是CISC系的,ARM、RISC-V均是RISC系。
Source:網(wǎng)絡(luò)
二 RISC-V的誕生
2010年,一支來自加州大學(xué)伯克利分校的研究團(tuán)隊需要設(shè)計一款中央處理器,但在對比了市面上的ARM、MIPS、SPARC和x86指令集架構(gòu)之后,他們發(fā)現(xiàn)這些指令集不僅會涉及到專利問題,而且收費(fèi)昂貴。若要解決這一問題,必須想出其他方法。最后,他們設(shè)計出了一套全新的指令集,即大名鼎鼎的RISC-V。它本意不是想成為一種令人印象深刻的新技術(shù),它只是希望可以使整個行業(yè)處于同一頁面上,以簡化芯片制造推動發(fā)展。但是,在邁向全球芯片標(biāo)準(zhǔn)的過程中發(fā)生了一件有趣的事情:正如伯克利所做的努力一樣,RISC-V已經(jīng)開始在芯片設(shè)計方面產(chǎn)生一些技術(shù)突破。
三 RISC-V的優(yōu)勢
1.完全開源:這是其得以發(fā)展的主要原因,對指令集的使用,RISC-V基金會不會收取授權(quán)費(fèi),且容許企業(yè)添加自由指令集拓展;
2.架構(gòu)簡單:RISC-V秉承簡單至上的設(shè)計美學(xué),為了保持向后的兼容性,ARM和x86都保留了許多過時的定義,而RISC-V可以說是站在巨人的肩膀上,借助已經(jīng)成熟的技術(shù)優(yōu)勢,輕裝上陣;
3.易于移植:RISC-V提供了特權(quán)指令和用戶指令,可以很方便地將Linux和Unix移植到RISC-V平臺;
4.模塊化設(shè)計:開發(fā)者可以根據(jù)需要靈活地選擇不同組合,實(shí)現(xiàn)定制化需求;
5.具有完整的工具鏈:RISC-V社區(qū)提供了完整的工具鏈,并且RISC-V基金會會持續(xù)維護(hù),避免工具鏈開發(fā)的繁重工作。
四 RISC-V社區(qū)生態(tài)的營造伴隨著RISC-V指令集在技術(shù)上的成熟,加州大學(xué)伯克利分校在2015年成立RISC-V基金會,打造RISC-V生態(tài)系統(tǒng)。其會員數(shù)的年增長率超過 100%:谷歌、高通、IBM、英偉達(dá)、NXP、西部數(shù)據(jù)、Microsemi、中科院計算所、麻省理工學(xué)院、華盛頓大學(xué)、英國宇航系統(tǒng)公司、華為、特斯拉、三星、日立、希捷、阿里巴巴、聯(lián)發(fā)科……一個個知名企業(yè)與研究機(jī)構(gòu)加入其中。匯聚了半導(dǎo)體設(shè)計公司、系統(tǒng)集成商、設(shè)備制造商、[敏感詞]企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)等等產(chǎn)業(yè)力量的RISC-V,在工具鏈搭建、應(yīng)用化拓展上自然是喜報頻傳。比如,2019年,特斯拉已考慮在新款芯片中使用免費(fèi)的RISC-V設(shè)計;英偉達(dá)也打算把RISC-V用于GPU內(nèi)部的控制器;三星也披露將在多種芯片上采納SiFive公司的RISC-V內(nèi)核,用于5G旗艦手機(jī),RISC-V的生態(tài)鏈日漸成長和完善。
五 RISC-V的前景
從市場空間層面看,2019年,全球物聯(lián)網(wǎng)總連接數(shù)達(dá)到120億,預(yù)計到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)計全球物聯(lián)網(wǎng)收入從2019年的3,430億美元,增長到2025年的1.1萬億美元,復(fù)合增速約為27%。(數(shù)據(jù)來自全球移動通信系統(tǒng)協(xié)會)
Source: Scale Partners&光錐智能 行業(yè)報告
近日,據(jù)彭博社披露,RISC-V初創(chuàng)公司SiFive收到英特爾20億美元的收購意向提議,但是否最終落實(shí)還不得而知。英特爾收購SiFive的動機(jī)是應(yīng)對英偉達(dá)收購ARM的被動舉措。英偉達(dá)-ARM并購案已經(jīng)進(jìn)入最后階段,只要中國政府監(jiān)管機(jī)構(gòu)開綠燈,ARM最終歸入英偉達(dá)旗下應(yīng)該是比較確定了。英爾特自然希望通過收購SiFive而扶持RISC-V與ARM和英偉達(dá)對抗。
但小編覺得此次收購不見得會成型,原因在于:首先,SiFive,這家由加州大學(xué)伯克利教授及學(xué)生研究團(tuán)隊創(chuàng)辦的,并基于開源指令集架構(gòu)RISC-V的微處理器內(nèi)核IP開發(fā)商,最近一次融資是在2020年8月,由SK海力士和沙特阿美領(lǐng)投6,000 萬美元,SiFive估值約為5億美元。截至目前為止,SiFive融資總額達(dá)到1.86億美元。即便業(yè)務(wù)和人員擴(kuò)張很快,SiFive也不會為錢發(fā)愁,因?yàn)樗麄兊闹饕_支在于研發(fā)和云服務(wù)平臺,不涉及重資本的半導(dǎo)體設(shè)備和制造;其次,從資本和運(yùn)營層面考慮,SiFive也不應(yīng)該過早地被大公司收購。英特爾資本和高通資本都是SiFive的早期戰(zhàn)略投資者(2018年獲得5,060萬美元C輪融資,大部分來自英特爾;2019年獲得6,540萬美元D輪融資由高通創(chuàng)投領(lǐng)投),扶持SiFive的背后邏輯應(yīng)該也是防止ARM一家獨(dú)大,讓這些芯片巨頭有多個選擇。即便英偉達(dá)也是RISC-V的積極推動者,收購ARM后不知道是否還會一如既往地支持RISC-V。雖然有RISC-V基金會和中國眾多研究機(jī)構(gòu)和廠商的支持,RISC-V這塊開源蛋糕要想做大,仍然需要SiFive做開路先鋒。如果SiFive并入英特爾,勢必減弱RISC-V的開放和拼搏精神,很多開源社區(qū)和生態(tài)發(fā)展的創(chuàng)新就會受到商業(yè)利益的牽制和阻礙。但是,英特爾出高價收購SiFive似乎釋放出一個積極的信號,至少說明全球芯片巨頭對RISC-V是很看重的。即便最終成為與ARM抗衡的[敏感詞]之一,RISC-V的價值會凸顯和增大。像芯來科技、晶心科技和眾多積極推動RISC-V的科研機(jī)構(gòu)組織,應(yīng)該有更大的信心繼續(xù)持守開放的精神,為RISC-V生態(tài)建設(shè)增磚添瓦!
六 RISC-V在中國中科院計算所、華為公司、阿里巴巴集團(tuán)等在內(nèi)的20多個國內(nèi)企事業(yè)單位,都加入了RISC-V基金會。伯克利、清華兩所高校還在深圳成立了RIOS實(shí)驗(yàn)室,以扶持RISC-V軟件生態(tài)。2018年7月,上海經(jīng)信委出臺了國內(nèi)[敏感詞]支持RISC-V的政策。
有數(shù)據(jù)顯示,在中國有超過300家公司在關(guān)注或以RISC-V指令集進(jìn)行開發(fā)。而發(fā)展至今,已經(jīng)有不少企業(yè)基于RISC-V構(gòu)建了開源芯片關(guān)鍵技術(shù),推出了相關(guān)產(chǎn)品。國內(nèi)大量芯片公司崛起,很多公司都想在RISC-V新賽道上有一番作為,畢竟ARM內(nèi)核早已是紅海,而RISC-V尚處于藍(lán)海。對此,小編也給大家整理了目前國內(nèi)RISC-V的內(nèi)核MCU廠商。
02 國際輿論的動向在貿(mào)易戰(zhàn)期間,就RISC-V處理器是否涉及美國出口管制條例的討論引發(fā)了不小的爭論,但RISC-V基金會還是決定將總部搬到瑞士,這種態(tài)度顯然與其他美國科技企業(yè)拉開了差距。如果說早幾年還有人質(zhì)疑這個2010年誕生于美國加州大學(xué)伯克利分校的RISC-V指令集是否受到美國的技術(shù)管制,那么RISC-V基金會的遷址舉措應(yīng)該能更好的打消大家的顧慮。實(shí)際上,中國廠商在RISC-V基金會的參與也非?;钴S,在該基金會[敏感詞]級別會員的13家企業(yè)當(dāng)中,有11家來自中國,其中10家為中國大陸公司,1家來自中國臺灣。包括華為、平頭哥、ICT中國院軟件所、中興通訊、成為資本、賽昉科技、紫光展銳、希姆計算、晶芯科技等等。另外兩家分別是西部數(shù)據(jù)和SiFive。
Source: RISC-V 基金會 Y2019成員
03 我國芯片發(fā)展現(xiàn)狀RISC-V在我國備受青睞,與我國芯片研發(fā)受制于人的現(xiàn)狀不無關(guān)系。目前芯片國產(chǎn)化的難點(diǎn)在于工藝和制造,包括所需要的材料、設(shè)備等都被國外企業(yè)高度壟斷,國內(nèi)廠商的追趕之路道阻且長。再加上尚未在行業(yè)中看到明顯的拐點(diǎn),這一領(lǐng)域仍需要長期且有步驟的投入和積累。
基于開源的RISC-V,做出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的芯片,培養(yǎng)相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)生態(tài),對于中國半導(dǎo)體來說無疑是沙漠中的一股清泉。
在政治環(huán)境不明朗的情況下,全球90%以上的服務(wù)器芯片市場都建立在英特爾的x86架構(gòu)上,而ARM已經(jīng)被日本軟銀收購,雖然可以買到IP授權(quán),但缺少了設(shè)計CPU的核心能力,加之ARM局勢動蕩,一直被收購新聞困擾,授權(quán)基礎(chǔ)上的產(chǎn)業(yè)能否長期穩(wěn)固,也是一道未解之謎。而RISC-V指令集本身不是商品,自然也就更少爭議。
04 人工智能建設(shè)比如智能音箱、智能家居等更需要邊緣計算能力支撐的AI硬件,對架構(gòu)的靈活性要求也更高,需要不斷根據(jù)市場和技術(shù)的變化來進(jìn)行調(diào)整。RISC-V就可以滿足不斷添加新指令的訴求,而對于ARM等架構(gòu)來說就很難。同時,RISC-V的指令集如此小巧精悍,選擇RISC-V可以制造出比其他任何產(chǎn)品都小的芯片,還能將功耗降至[敏感詞]。
因此,未來我們很可能見到更多使用RISC-V的定制硬件,它們可能出現(xiàn)在你的硬盤、顯卡或汽車?yán)?,甚至在某一天它們成為家用電腦的主架構(gòu)。中國工程院院士倪光南此前曾預(yù)測,未來RISC-V很可能發(fā)展成為世界主流CPU之一,從而形成CPU領(lǐng)域x86、ARM、RISC-V三分天下的格局。
七 RISC-V對中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的劃時代意義通過RISC-V架構(gòu)擺脫國外的壟斷,實(shí)現(xiàn)處理器內(nèi)核的國產(chǎn)自主。這種處理器內(nèi)核不是閉門造車做出來的,而是擁有全世界認(rèn)可的主流架構(gòu)和主流生態(tài)。
通過RISC-V可以極大地加強(qiáng)我國處理器IP話語權(quán)。IP產(chǎn)業(yè)處于行業(yè)最上游,遠(yuǎn)離其它產(chǎn)業(yè),并沒有得到產(chǎn)業(yè)和國家的重視。RISC-V給了中國IP產(chǎn)業(yè)機(jī)會,雖然目前我國在RISC-V上仍然落后,但相對于其它IP技術(shù),落后并不太遠(yuǎn)。
RISC-V可以推動創(chuàng)新和差異化。由于RISC-V的開放、簡潔、可擴(kuò)展以及低成本,可以給終端應(yīng)用市場帶來巨大創(chuàng)新。
RISC-V可以明顯降低芯片研發(fā)成本。RISC-V的產(chǎn)業(yè)鏈日趨完善,從處理器內(nèi)核到硬件設(shè)計、操作系統(tǒng)、開發(fā)工具、基準(zhǔn)測試以及解決方案,全產(chǎn)業(yè)鏈具備完整性,使得行業(yè)可以均攤一切成本。
由于RISC-V有望成為世界主流,所以中國企業(yè)必須順勢前行!RISC-V與我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)如何更好地走向未來,這對中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意義十分重大,因此,我們必須認(rèn)真思考以下問題:
01 RISC-V生態(tài)尚不完整每一種架構(gòu)的產(chǎn)業(yè)能用性,都需要百花齊放的產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新來支撐。而RISC-V賦予各個廠家設(shè)計硬件自由度的同時,也會出現(xiàn)像安卓系統(tǒng)一樣由于設(shè)備多樣、向下兼容而出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)不一、開發(fā)生態(tài)破碎的問題。這樣很可能產(chǎn)生,實(shí)際應(yīng)用時不同芯片廠商的RISC-V架構(gòu)處理器無法適配同一軟件的情況。簡單舉例說明,如果A公司用了一個芯片改進(jìn),B公司做了另外一邊的改進(jìn),兩邊的改進(jìn)都不拿出來,設(shè)想在這個市場上大家的改進(jìn)都不拿出來,不交流,不形成共識,那有可能將來RISC-V會出現(xiàn)ABC版本,市場上彼此不兼容,這就是一個碎片化的情景。
而一個強(qiáng)有力的主導(dǎo)廠商,以垂直生態(tài)的方式孵化開發(fā)者,以標(biāo)準(zhǔn)化來規(guī)范大多數(shù)程式碼,同時為不干擾核心的應(yīng)用擴(kuò)展留出空間,建立相關(guān)應(yīng)用市場等基礎(chǔ)平臺,或許能夠更快驅(qū)動產(chǎn)業(yè)形成RISC-V創(chuàng)新生態(tài)。
03 RISC-V的安全問題RISC-V核心應(yīng)用場景IoT的安全問題也必須開始交付完整的產(chǎn)業(yè)解決方案。
眾所皆知,SoC芯片的安全機(jī)制是由以下幾方面共同為系統(tǒng)安全保駕護(hù)航的:
RISC-V的系統(tǒng)指令、特權(quán)指令里沒有安全指令,采用軟件定義域MultiZone,以硬件強(qiáng)化的方式來保障穩(wěn)定運(yùn)行。這種情況下,RISC-V想要借助AIoT和5G浪潮蓬勃生長,與ARM和x86競爭,就必須在安全性上更勝一籌,才能得到芯片廠商與普通用戶的信任。
RISC-V基金會已成立了RISC-V安全常務(wù)委員會,圍繞基于RISC-V指令集的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、嵌入式系統(tǒng)和機(jī)器學(xué)習(xí)等討論安全改進(jìn)方案。
結(jié)合我國的特殊國情和世界當(dāng)前的格局,在如今國產(chǎn)替代的浪潮中,以及“安可”聯(lián)盟的驅(qū)動下,通用處理器和專用處理器的研發(fā)得到了極大的推動和重視,各大指令集(ISA)的國產(chǎn)代表廠商已紛紛推出自己的“安可”產(chǎn)品,例如采用x86的兆芯;采用ARM的飛騰、海思……唯獨(dú)缺少能代表RISC-V指令集的CPU產(chǎn)品。誰要是能以[敏感詞]款高性能RISC-V處理器入局“安可”聯(lián)盟,必定會在中國市場上掀起波瀾。
04 傳統(tǒng)商業(yè)模式革新傳統(tǒng)硬件的商業(yè)模式一直是銷售產(chǎn)品,由于芯片的流片成本居高不下,導(dǎo)致芯片企業(yè)面臨重大的資本考驗(yàn)。因?yàn)樾酒鳛橹R和技術(shù)訣竅沉淀與固化的載體,所以代碼是其核心競爭力。
由于開放又活躍的指令集生態(tài)是推動芯片研發(fā)創(chuàng)新的必要條件,RISC-V的開源掀起了開源硬件的發(fā)展。目前,RISC-V指令集的商業(yè)模式是以IP核授權(quán)和定制化芯片為主。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的日趨細(xì)化,垂直領(lǐng)域的芯片定制化被認(rèn)為是未來的趨勢。在指令定制上,RISC-V是引領(lǐng)者。但其實(shí),定制芯片對RISC-V來說,它既是優(yōu)勢也是挑戰(zhàn)。
定制芯片的關(guān)鍵點(diǎn)在于參數(shù)的適配性及RISC-V IP、第三方IP和EDA工具之間的互相配合,對應(yīng)用的理解越深刻,定制也就越到位。
指令定制在RISC-V是原生的,用戶只需要在RISC-V基礎(chǔ)核上進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置,再選擇適合的模塊即可,而ARM則需要額外添加補(bǔ)丁來實(shí)現(xiàn)。指令定制需要算法、代碼庫、編譯器等配套工具的支持,同時,芯片開發(fā)除了指令集架構(gòu)之外,還需要同時關(guān)注芯片的接口外設(shè)、安全性、可靠性、成本等一系列問題,這對定制化來說也是客觀存在的挑戰(zhàn)。
05 將AloT作為RISC-V的切入點(diǎn)事實(shí)上,RISC-V架構(gòu)可以應(yīng)用到所有運(yùn)算設(shè)備中,5G通信設(shè)備、服務(wù)器、超算等應(yīng)用都可以采用,而且在技術(shù)和生態(tài)方面也不存在問題。尤其是在當(dāng)前的智能移動時代,AIoT是RISC-V一個很好的切入點(diǎn),未來市場將會非常龐大,基于RISC-V的微處理器內(nèi)核加上AI運(yùn)算協(xié)處理器IP,會在AIoT各個細(xì)分領(lǐng)域覓得良機(jī)。
分析機(jī)構(gòu)Semico Research在名為《RISC-V市場分析:新興市場》的報告中指出,預(yù)計到2025年,市場將總共消費(fèi)624億個RISC-V CPU內(nèi)核。RISC-V CPU內(nèi)核從2018年至2025年之間的平均復(fù)合年增長率將高達(dá)146.2%。其中,5G手機(jī)、通訊、工業(yè)等細(xì)分市場,將為布局RISC-V的廠商帶來新機(jī)。
Source: Semico ResearchCorp
RISC-V在中國市場走紅也證明了,中國半導(dǎo)體企業(yè)已經(jīng)發(fā)展到了一個新的臺階,擁有了向更高產(chǎn)業(yè)天花板沖擊的自信與潛力!但,盡管有經(jīng)濟(jì)、科技、國家推動帶來的諸多信心,當(dāng)下我們依然要意識到RISC-V的生態(tài)是一個長期構(gòu)建的過程,需要Foundry(在集成電路領(lǐng)域是指專門負(fù)責(zé)生產(chǎn)、制造芯片的廠家)的培養(yǎng)、系統(tǒng)的支持,以及細(xì)分賽道的量產(chǎn)多輪推動,這既是挑戰(zhàn),也可以成為機(jī)會!
在這個重要的時間節(jié)點(diǎn),在RISC-V國際基金會的大力支持下,RISC-V中國峰會的舉辦,為中國產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界提供交流合作的機(jī)會;為全面推動RISC-V在中國及全球的發(fā)展;為推廣RISC-V產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域創(chuàng)新技術(shù)產(chǎn)品;為推動RISC-V的科研及教學(xué)都具有重要的歷史意義!天時地利人和,RISC-V在中國找到了發(fā)展的沃土和契機(jī)!
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