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897msc.com:中国力推RISC-V架构,欲挑战巨头ARM和英特尔

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导读:鉴于授权费太贵及英特尔几乎“闭门不开”,-在世界范围内逐渐步入发展热潮。与此同时,在去年的中兴事件引发了中国高度关注后,中国-产业联盟和中国开放指令生态系统(-)联盟相继成立。目前,-进步在国内铺开发展。自年月日起,由-与两大基金会合作并开展系列面向-架构技术的研讨会,历时天先后在中国深圳、成都、上海、杭州、北京个城市的-进行路演,以推动-在中国的产业化。实际上,在全球微处理器指令集架构中,英特尔的和架构目前占据了主流市场。-基金会成立了中国顾问委员会主席方之熙近日表示,在物联网时代,-若能充分

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鉴于ARM授权费太贵及英特尔几乎“闭门不开”,RISC-V在世界范围内逐渐步入发展热潮。与此同时,在去年的中兴事件引发了中国高度关注后,中国RISC-V产业联盟和中国开放指令生态系统(RISC-V)联盟相继成立。 目前,RISC-V进一步在国内铺开发展。自2019年5月6日起,由RISC-V与Linux两大基金会合作并开展系列面向RISC-V架构技术的研讨会,历时11天先后在中国深圳、成都、上海、杭州、北京5个城市的RISC-V进行路演,以推动RISC-V在中国的产业化。

实际上,在全球微处理器指令集架构中,英特尔的X86和ARM架构目前占据了主流市场。RISC-V基金会成立了中国顾问委员会主席方之熙近日表示,在物联网时代,RISC-V若能充分其优势,将对英特尔的X86和ARM构成挑战,甚至成为行业第一。

他还表示,以前龙芯关起门来做和其它国内企业跟在对手后面研发两条路行不通。若加大项目和资金投入,RISC-V对中国而言是一个很好的机会。而RISC-V的市场目前主要集中在物联网、控制器、数据中心的专用芯片和边缘计算等。

中国力推RISC-V架构,欲挑战巨头ARM和英特尔
免费开源,四年会员涨至235家

第一代RISC(精简指令处理器)的诞生可追溯至1980年。当时,加州大学伯克利分校(Berkeley)的教授大卫?帕特森(David Patterson)主导了Berkeley RISC项目并设计了其第一代的处理器RISC I。

2010年,加州大学伯克利分校的另一位教授克里斯塔?阿萨诺维奇(Krste Asanovic)带领的团队大约花了四年时间,设计和开发了一套完整的新的指令集,这个新的指令集叫做RISC-V。这是Berkeley从RISC I开始设计的第五代指令集架构,V还代表了变化(variation)和向量(vectors)。

据了解,该指令集的第一个版本只包含46条指令,可以用于实现一个具备定点运算和特权模式等基本功能的处理器。这套指令集兼具精简和灵活两大特点,用户可以根据自己的需求自定义新指令。

更关键的是,伯克利研究团队将RISC-V指令集彻底开放,使用BSD License开源协议,几乎完全开源免费。而且BSD开源协议给予使用者很大自由,允许使用者修改和重新发布开源代码,也允许基于开源代码开发商业软件发布和销售。

2015年,为了推动RISC-V产业化发展,克里斯塔?阿萨诺维奇推动成立了非营利组织RISC-V基金会。该基金会致力于促进免费开源的 RISC-V指令集架构(ISA)的应用与实施,并负责RISC-V开源架构的全球推广工作,也组织会员共同推动RISC-V的标准完善和应用落地。

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图片来源:RISC-V基金会,下同
资料显示,RISC-V基金会的成员分为五个等级,分别是PlaTInum,Gold,Silver,Auditor,Individual。分类来看,Silver及以上面向企业,Auditor面向院校,Individual面向个人。经过四年多的发展,RISC-V基金会的成员由最初的数家成长到235家。其中,Silver和Individual成员增幅较大。

在RISC-V基金会成员中,主要有Google、华为、IBM、镁光、NVIDIA、高通、三星、西部数据、特斯拉等商业公司,也包括加州大学伯克利分校、麻省理工学院、普林斯顿大学、ETHZurich、印度理工学院、洛伦兹国家实验室、新加坡南洋理工大学以及中科院计算所等学术机构。

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“中兴事件”后,获中国力推

目前,中国对RISC-V表现出了足够的重视。由RISC-V与Linux两大基金会合作并开展一系列面向RISC-V架构技术的研讨会,已于5月6日-16日先后在中国深圳、成都、上海、杭州、北京5个城市进行路演活动。

其中,有13家RISC-V基金会成员参与,包括阿里巴巴集团、晶心科技(Andes Technology)、Codasip、GreenWaves Technologies、Nervos、芯来科技(Nuclei System)、恩智浦半导体(NXP)、澎峰科技(PerfXLab)、SiFive、Syntacore、Tangram、UC TECH IP和UltraSoC。

实际上,中国对RISC-V支持早已有迹可循。2018年7月,上海市经济信息化委发布《上海市经济信息化委关于开展2018年度第二批上海市软件和集成电路产业发展专项资金(集成电路和电子信息制造领域)项目申报工作的通知》,明确支持RISC-V相关设计和开发的企业。这可以被视为国内首个支持RISC-V的相关政策。

此后,2018年10月17日,中国RISC-V产业联盟和上海市集成电路行业协会RISC-V专业委员会正式在上海张江揭牌成立。前者成员包括芯原控股、芯来科技、上海赛昉科技、杭州中天微、北京君正、兆易创新、致象尔微电子、乐鑫科技、时芯电子、紫光展锐、地平线、晶晨半导体、华大半导体、格易电子等。芯原控股有限公司担任联盟首任理事长单位。

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不到一个月后,在第五届世界互联网大会上,中国开放指令生态(RISC-V)联盟宣告成立。该联盟由中科院计算所倪光南院士任理事长,阿里-中天微、百度、北京大学、长虹集团、清华大学、腾讯、中芯国际、紫光展锐等机构为副理事长单位,中国电子信息产业发展研究院为常务副理事长单位,中科院计算所包云岗研究员任秘书长。

同样是在去年11月的世界互联网大会上,RISC-V基金会成立了中国顾问委员会,并任命半导体资深人士、英特尔前副总裁方之熙博士担任主席。该委员会旨在一步加速RISC-V生态系统在中国的发展,对RISC-V基金会的教育与应用推广战略提供指导性意见,同时作为RISC-V基金会和中国政府之间的桥梁。

近日,在5个城市的路演活动期间,对于中国的RISC-V热潮,方之熙接受雷锋网专访时表示,“RISC-V在中国受关注有许多原因,但最主要的原因还是中兴通讯事件之后,从民众到产业界都意识到芯片是一个非常重要的产业,中国必须有一套自主可控的芯片。”

或让中国避开“走不通的两条路”

目前,RISC-V正在世界范围内掀起热潮。方之熙认为,真正理解RISC-V的优点并利用好它的灵活性优势,根据应用的需求设计出差异化且合适的RISC-V芯片,RISC-V将来会成为为处理器领域的第一名。但是,他认为RISC-V有两条路被证明走是不通的。

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RISC-V基金会中国顾问委员会主席方之熙博士
一条是关起门来自己做一套东西,比较典型的就是龙芯。因为芯片还是一个商品,性能再高,没人用就无法体现出价值。第二条路就是跟在别人后面,国内有许多公司做x86、Arm、IBM Power的芯片,但是因为受到ISA所属公司知识产权(IP)的控制,很难取得成功。”方之熙说。

此外,他还强调,“系统软件很难由一家公司来做,因为这是为所有的RISC-V公司服务,目前美国方面还没有热烈的响应。我认为如果中国能有一些项目或者资金的投入,对于增强中国在RISC-V领域的发言权,以及研发中国的CPU,都是很好的机会。

从技术角度看,方之熙认为RISC-V的最大竞争力是灵活性。RISC-V包含基本指令集、可选择指令集、用户指令和特权指令。基本指令集是任何使用RISC-V的公司或个人都必须实现的,操作系统和软件也建立在这个基本指令集上。可选指令集让使用者可以选择支持或者不支持,用户和特权指令集则可以根据应用场景需求增加。

但是,可扩展指令集可能带来碎片化问题,这是Arm对RISC-V曾提出的质疑之一。对此,方之熙表示,“开源的硬件和软件确实要关注碎片化的问题,对于RISC-V,由于基本指令集是必须实现的,系统软件也局限在基本指令集上,因此通过必须实现的基本指令集和系统软件的方法能避免碎片化。

他还表示,正因为RISC-V提供了可拓展指令集,也让RISC-V具备了灵活性,这一点非常重要。x86和Arm的处理器都很好,但是英特尔几乎不会为一家公司的x86处理器增加某些特性,即便有价格也会随之上涨。另外,许多MCU的公司都用相同的ARM内核,差距更多的是在I/O上,同质化很严重,最终就成了价格的比拼。

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RISC-V的优势
与此同时,方之熙也特别指出,RISC-V虽然是开源的,但不是像Linux和Android一样拿来就可以用,RISC-V是一个指令集架构,想要使用它还要做很多设计工作,这些工作不仅必要而且辛苦,甚至比Arm的设计还要难一些。

想要做RISC-V的公司一定要抛弃短平快的想法,因为芯片和互联网不一样,不是更早把芯片推向市场就能占有市场。性能、可靠性、安全性更强,但推出时间晚一些同样能占领市场,关键还是要沉下心认真研究应用的需求,让RISC-V芯片适应这个市场,让客户愿意用。”方之熙进一步表示。

另外,在RISC-V全球范围的超过235个成员中,加入基金会的中国公司只有二十多个。方之熙对此表示,希望鼓励和看到更多中国公司加入RISC-V基金会。

物联网时代,欲挑战ARM和英特尔

目前,全球微处理器指令集架构中,英特尔的X86和ARM架构占据了主流市场。其中,X86主宰了PC、服务器等高性能高功耗领域,而ARM专攻手机、物联网等低功耗低成本领域。其他架构要挑战前两者几乎不可能。但在物联网时代,RISC-V若开发出适应垂直细分领域的新架构则存在机会。

“不光是技术问题,很多是商业问题”。方之熙认为,对于CPU芯片这类产业而言,生态的建设对于一个指令集的成功至关重要。因为在芯片行业里,在构建生态系统时,一开始有批量软件支持架构,会形成一种运转平台,之后的形态就很难改变。其他玩家也很难进入。

方之熙还提到,RISC-V生态的建设刚刚起步,其中涉及到很多软件,特别是系统软件。但是,RISC-V开源,系统软件本身不赚钱。因此美国RISC-V基金会董事会提了很多建议,希望美国的大公司或政府能出资。

即使是PC时代的霸主英特尔,在手机市场也是屡战屡败。方之熙日前对第一财经记者说,“ARM当时做了手机以后,除了苹果公司之外,一般都是用谷歌的安卓。安卓和ARM结合在一起之后,英特尔再要打进去就很难了。其实英特尔当时手机芯片不比高通差,但是就是晚了就很难进去了。”

方之熙分析认为,英特尔不开放内核,自行设计、生产芯片;ARM创建了一种新的商业模式,不生产芯片,拥有系统架构和指令集,将 IP卖给高通等芯片设计公司。如果企业需要了解ARM指令集需要支付高昂授权费,因此,RISC-V的开源降低了企业修改和定制指令集的门槛,没有知识产权壁垒。

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但ARM的商业模式正面临困境,根据ARM母公司软银的财务报告,截至2018年12月31日的九个月中,ARM的同比许可收入下降了27.7%。软银将缺口部分归咎于上半年在中国签署新合同的延迟。

另外,分析机构 IP Nest发布了最新的IP市场分析报告显示。2018年IP市场价值为36.02亿美元,比2017年增长6%。其中,Arm市场份额已经连续两年下滑。在2017年,他们的营收同比下跌了6.8%。

IPnest 的埃里克·埃斯特维(Eric Esteve)表示,造成这样的结构可能有多种原因。一个是SoftBank收购后会计政策发生了变化。第二种可能性是RISC-V处理器内核正在成为 ARM 处理器内核的可靠替代品。

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2018年IP供应商营收排名
而一位RISC-V IP公司的首席执行官表示,ARM的日子已经屈指可数了。他以现有的经验分析ARM的商业模式扬言道ARM活不过五年了:最重要的是,与更开放的架构相比,ARM的方法提供了有限的灵活性。在今天的成本和上市时间压力下,没人愿意花费数月时间协商许可条款和付出高昂的授权费用。据悉,ARM的许可证费用被指出在100万美元到1000万美元之间。
ARM公司一直在探索新的业务模式和市场,但在物联网市场似乎仍难以立足。“ARM的商业模式是卖它的IP,所以它基本固定,要针对特定市场的需求加新的指令很困难。而且物联网市场目前用的应用程序就那么几种,生态系统要求不那么高,这是目前为止比较热门的一个市场。”方之熙说。

但RISC-V仍面临其挑战,方之熙承认,对于手机和PC市场来讲,RISC-V的生态远未成熟,因此重点不会在这些领域,“RISC-V更适合那些变化比较大,碎片化比较细的市场,主要集中在物联网、控制器、数据中心的专用芯片和边缘计算等市场。

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