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                              “缺芯”困境之下,開源架構RISC-V能否打破英特爾、ARM的壟斷?

                              時間:2019-05-20 17:51:04|來源:界面|點擊量:36917

                              記者 | 彭新

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                              中興、華為事件牽引輿論場,“缺芯”成為民眾關注的熱點議題,其中討論的焦點在于:海外企業長期壟斷市場,遏制中國科技企業縱深發展。在亟需打破現實困境的要求下,中國芯片產業突破的機會點在哪里?

                              問題的答案之一,可能是基于RISC-V指令集的開源芯片。

                              做CPU設計首先需要指令集架構,接著根據架構設計芯片。全球微處理器指令集架構中,流行的架構有x86、ARM、Power、SPARC、MIPS等。其中,x86主宰了PC、服務器等高性能高功耗領域,而ARM專注于手機、物聯網等低功耗低成本領域,兩者占據了主流市場。IBM的Power架構主要在服務器領域占有一席之地;隨著甲骨文放棄硬件業務,SPARC架構前途未卜。

                              RISC-V是一種免費開源指令集架構(ISA)。由加州伯克利分校的研究團隊開發與公布,于2011年5月正式發布第一版。該指令集設計非常簡單,采用了基礎指令集與擴展指令集的方式,基礎指令集只包含了不到50條指令。

                              歷經八年時間發展,一度不被業界看好的RISC-V指令集,逐漸獲得大量企業支持。2015年非盈利組織RISC-V基金會成立,旨在凝聚全世界力量構建開放社區,推廣RISC-V架構。迄今已有100多個機構加入,包括谷歌、華為、IBM、阿里巴巴、英偉達、高通、三星等企業,以及加州大學伯克利分校、麻省理工學院以及中科院計算所等學術機構。

                              相對于ARM和x86,RISC-V強調開源和成本優勢,并以簡單可擴展的指令集提供更高效的硬件。

                              換句話說,采用RISC-V架構設計芯片,一方面可以避免龐大的授權金,而且使用者可以任意挑選需要的指令組合來開發物聯網應用,輕量化的芯片架構也很適合用于低能耗、高效率的物聯網運算需求。

                              “過去像ARM或者是英特爾x86,它的指令本身是不能取消的,不管你在哪個應用領域,它都要全部實現。但是,你的優化程度、支持程度可以根據你應用領域的不一樣側重不同的優化。而RISC-V因為它有這種模式化,所以除了為系統軟件兼容性所需的最基本的指令,其他不需要的那些領域的指令可以直接去掉。” RISC-V基金會CEO Calista Redmond在近日基金會中國路演活動中,接受采訪時表示。

                              部分行業人士認為,在AI、物聯網時代,RISC-V有機會向ARM、x86發起挑戰。英特爾自行設計和生產芯片,不夠開放且架構復雜。當前物聯網主流的ARM等指令集需要付費授權,授權費用也愈來愈昂貴。對于想要投身物聯網產業的創業公司而言,是個沉重的負擔。RISC-V指令集徹底免費開放,允許使用者修改和重新發布開源代碼,也允許將開源代碼用作商業目的。“RISC-V允許你創新。像ARM和x86是不開放的,不允許你創新。RISC-V還可以降低成本,包括一些許可證之類的費用。” Calista Redmond說。

                              另一方面,物聯網行業應用的碎片化,不同場景需要不同的解決方案,需求多樣性給靈活的開源芯片留出機會。且當下物聯網市場應用程序有限,生態系統要求不那么高,RISC-V就更為適合。

                              Calista Redmond指出,除物聯網以外,RISC-V還可在類似碎片化的市場起到作用,如數據中心和強調"邊緣運算"能力的增量市場。接下來,隨著RISC-V生態系統的不斷擴大,其開發工具、FGPA產品、IP和設計服務也會不斷增多,還將支持更多操作系統。

                              不過,RISC-V想要全方位進軍芯片市場,與ARM以及x86分庭抗禮,其背后的生態建設尤為關鍵,這也是當前RISC-V中國化面臨的最大問題之一。

                              Calista Redmond承認,作為新興架構,押注處于起步階段的RISC-V風險必然存在,“現在大家好像都是在等別人邁出第一步,因為具有一定的風險性,對于投入與回報是否成正比未知。”她說,“但是實際上第一個吃螃蟹的他是有優勢的,只是說現在的優勢還很難定義。所以,大家對此都有一些猶豫。”她表示,基金會的責任之一就是將企業的顧慮降低到最低,通過協作把事情說清楚。

                              此前RISC-V基金會主要關注硬件層面, Calista Redmond表示未來基金會更會專注于軟件層面和生態構建。“從我的角度來說,我并不是說一定要定義這個生態系統一定要有什么,而是說成員們覺得需要什么。更關鍵的是大家能夠一起貢獻,來決定這個東西,而不是RISC-V(基金會)來指定。” 她說。

                              當前,一些中國廠商正積極投入RISC-V生態發展中。小米生態鏈中專注于穿戴式裝備的華米科技,在去年九月推出了第一款以RISC-V架構開發的處理器芯片,號稱具備人工智能功能。同期在去年九月,中天微推出了基于RISC-V架構的處理器CK902,隨后中天微被阿里巴巴收購,與阿里內部的芯片團隊達摩院整合成立平頭哥半導體公司,推動RISC-V商業化。據RISC-V基金會透露,目前其在中國擁有25家會員,未來計劃發展到300家以上。

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                            1. 責任編輯 / 劉釗

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                            3. 終審 / 張凱旋
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