5月17日,，由RISC-V和開(kāi)源硬件的領(lǐng)導(dǎo)者SiFive公司主辦,，燦芯半導(dǎo)體和《中國(guó)集成電路》雜志社聯(lián)合承辦的SiFive 2018上海技術(shù)研討會(huì)成功召開(kāi),。會(huì)后,，SiFive CEO Naveed Sherwani博士,、首席架構(gòu)師Krste Asanovic 博士（Krste同時(shí)是UC Berkeley教授和RISC-V基金會(huì)主席），運(yùn)營(yíng)副總裁Shafy Elthouky博士和產(chǎn)品副總裁Jack Kang接受了半導(dǎo)體行業(yè)觀察的專訪,，深入分享了RISC-V發(fā)展趨勢(shì),、生態(tài)系統(tǒng)及SiFive的商業(yè)模式、市場(chǎng)前景,。
開(kāi)源架構(gòu)的發(fā)展如火如荼,，RISC-V更是炙手可熱，放眼全球,，已然掀起一場(chǎng)市場(chǎng)化驅(qū)動(dòng),、發(fā)燒友助推的產(chǎn)業(yè)變革：
全球第一大硬盤(pán)產(chǎn)商西部數(shù)據(jù)（Western Digital）將以每年10億到20億顆的預(yù)期來(lái)推動(dòng)RISC-V,逐步完成全線產(chǎn)品遷移到RISC-V定制架構(gòu)；
MicroSemi提供基于Risc-V+Linux+CNN加速器的AI解決方案,；
印度政府則大力資助基于RISC-V的處理器項(xiàng)目,，使RISC-V成為了印度的事實(shí)國(guó)家指令集；
RISC-V基金會(huì)的會(huì)員已經(jīng)增加到150多個(gè),，大學(xué),、科研院所和企業(yè)大量使用或評(píng)估基于RISC-V的應(yīng)用，參與度之高,，覆蓋面之廣,，盛況空前；
指令集架構(gòu)的生態(tài)鏈正在成長(zhǎng)和完善,，工具鏈,、RTOS/Linux操作系統(tǒng)的移植等工作都取得關(guān)鍵突破。
那么,，RISC-V的魅力究竟何在,？
無(wú)論模塊化指令集“能屈能伸”，還是甩掉向后兼容歷史包袱“無(wú)病一身輕”,，再到40多條基本指令“大道至簡(jiǎn)”,，且使用BSD License開(kāi)源協(xié)議徹底開(kāi)放，RISC-V的種種優(yōu)勢(shì),，宛如指令集紛繁萬(wàn)象中的一股春風(fēng),。
一．碎片化？在質(zhì)疑中快速成長(zhǎng)
然而,，正如Intel主宰數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，ARM在移動(dòng)領(lǐng)域一騎絕塵,，針對(duì)不同應(yīng)用端的處理器架構(gòu)和生態(tài)系統(tǒng),，RISC-V作為后起之秀，需要證明其應(yīng)用和市場(chǎng)前景，先得回答幾個(gè)問(wèn)題：
1.RISC-V開(kāi)源架構(gòu)是否會(huì)遇到碎片化引起的兼容性問(wèn)題,？
Asanovic博士指出,，從RISC-V設(shè)計(jì)之初，就采用了基礎(chǔ)指令集與擴(kuò)展指令集的方式,，求同存異,，只標(biāo)準(zhǔn)化最通用場(chǎng)景，以兼顧“簡(jiǎn)單高效”和“靈活多變”,。
基礎(chǔ)指令集只包含40多條指令,，但已經(jīng)可以用于實(shí)現(xiàn)一個(gè)具備定點(diǎn)運(yùn)算和特權(quán)模式等基本功能的處理器。擴(kuò)展指令集則提供了一些常用的原子操作指令,、浮點(diǎn)運(yùn)算指令等,，用戶也可以需要自身需求進(jìn)行自定義。
在應(yīng)用端趨于碎片化的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,，我們需要多樣化的定制處理器和芯片,；而需求越差異化，指令集碎片所帶來(lái)的影響也越小,。并且,，RISC-V基金會(huì)制定了一系列規(guī)范來(lái)保證兼容性，據(jù)Asanovic博士透露,，想要使用RISC-V商標(biāo)的公司必須先通過(guò)兼容性測(cè)試,，且當(dāng)某項(xiàng)功能變得非常通用，提出的公司可以向基金會(huì)申請(qǐng)標(biāo)準(zhǔn)化,，從而避免不必要的指令分叉和重復(fù)開(kāi)發(fā)浪費(fèi),。
2.RISC-V的設(shè)計(jì)水平或者說(shuō)Silicon Performance到底如何？
指令集,，是軟件和硬件的接口,，在兼容性層面來(lái)說(shuō)是重要的一環(huán)；但是從性能來(lái)講,，越是復(fù)雜和高性能的處理器,，指令集優(yōu)劣所帶來(lái)的影響就越小。多年來(lái)的經(jīng)驗(yàn)和事實(shí)告訴我們,，指令集架構(gòu)本身和性能的關(guān)系并不大,。
Esperanto公司創(chuàng)始人David Ditzel也曾經(jīng)評(píng)估過(guò)RISC-V的性能，最后的評(píng)測(cè)的結(jié)果是,，和ARM/MIPS/SPARC相比,，毫不遜色，benchmark的結(jié)果差距在1%之內(nèi),。
芯片是一個(gè)緊密耦合環(huán)環(huán)相扣的系統(tǒng)工程,，指令集架構(gòu),、RTL、物理實(shí)現(xiàn),、制造,、封裝，只有這其中每一個(gè)環(huán)節(jié)都能得到重視和優(yōu)化,，才能保證最終產(chǎn)品的性能,。所以當(dāng)大家討論RISC-V的性能，更多是要看有沒(méi)有足夠多的公司投入,，足夠強(qiáng)的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在這個(gè)生態(tài)中有所探索,。
“對(duì)于小公司來(lái)說(shuō)，RISC-V實(shí)施簡(jiǎn)單,，這樣就使得開(kāi)啟許多不同的RISC-V內(nèi)核成為可能,，也帶來(lái)了市場(chǎng)上的多樣性?！盨herwani博士告訴半導(dǎo)體行業(yè)觀察,，處理器設(shè)計(jì)工程團(tuán)隊(duì)可以從多個(gè)供應(yīng)商（甚至是開(kāi)放源碼）中找到一個(gè)符合他們需求的版本，在此基礎(chǔ)上可以進(jìn)行定制,，整個(gè)設(shè)計(jì)流程也大大加速,。
過(guò)去，指令集架構(gòu)的生態(tài)系統(tǒng)的成長(zhǎng)是個(gè)很復(fù)雜和漫長(zhǎng)的過(guò)程,，堪稱“十年磨一劍”,。同時(shí)，還需要強(qiáng)有力的領(lǐng)跑者帶動(dòng)市場(chǎng),，就像x86有了Windows,，x86才真正建立起生態(tài)系統(tǒng)，然后是Linux,； Arm有谷歌Android才能造就現(xiàn)在的成功,。
對(duì)于RISC-V而言，并非一切都已構(gòu)建完備,，Asanovic博士補(bǔ)充道,，但是RISC-V的發(fā)展速度之快超出想象。ARM在2004年推出首個(gè)Cortex核,，經(jīng)過(guò)14年的發(fā)展才形成了整個(gè)Cortex 核系列,；RISC-V在2到3年的短短時(shí)間內(nèi)，將達(dá)到Cortex 核的覆蓋度,。
Sherwani博士同時(shí)也認(rèn)為,，開(kāi)源硬件和傳統(tǒng)硬件完全可以并肩共存，各自面向不同的應(yīng)用場(chǎng)景,。ARM,、x86,、RISC-V仍然會(huì)長(zhǎng)期共存，但高墻會(huì)被抹平,。
二、芯片設(shè)計(jì)方法的變革
當(dāng)目標(biāo)是10,000次流片,，怎樣才能實(shí)現(xiàn)Mission Impossible,？
Sherwani博士回顧他在芯片行業(yè)摸爬滾打數(shù)十年的經(jīng)歷，他告訴半導(dǎo)體行業(yè)觀察,，坦率而言,，能夠精通很多復(fù)雜的工具的工程師，其實(shí)并不多,。假設(shè),，我們想在中國(guó)進(jìn)行10,000次流片，如果每次流片都需要30位資深工程師花費(fèi)數(shù)月,，實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)的可能性就微乎其微,。
為了突破這一資源瓶頸，SiFive為我們?cè)O(shè)想了這樣一種可能,，設(shè)計(jì)一款芯片,，但不必搭建服務(wù)器，不用安裝EDA工具,，不需FPGA驗(yàn)證,，甚至不需要版圖和驗(yàn)證團(tuán)隊(duì)！如果那一天真的到來(lái),，對(duì)于目前的設(shè)計(jì)流程和工作方式都將是一種顛覆,。
而SiFive就在引領(lǐng)這樣一場(chǎng)革命。
Kang指出,，很多客戶是從應(yīng)用端出發(fā),，由于最終想要做成一款終端產(chǎn)品，為此定制一款芯片,。他們其實(shí)并不想專門成立一個(gè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì),，并學(xué)習(xí)如何去使用各種復(fù)雜的CAD工具。他們更想要的其實(shí)是在GUI界面上,，通過(guò)幾個(gè)簡(jiǎn)單的按鍵操作,，就能夠敏捷開(kāi)發(fā)一款芯片，快速評(píng)估芯片的性能,、面積和功耗,。
SiFive SCS是運(yùn)行在云端的軟件和服務(wù)，跳出了單純計(jì)件賣IP的窠臼,，提供基于“云”進(jìn)行IP授權(quán)和芯片定制化的SaaS平臺(tái),。通過(guò)圖形化網(wǎng)頁(yè)交互界面,，客戶可以在線選擇CPU核的配置，選擇合適的IP, 生成前端代碼,，進(jìn)行驗(yàn)證,，開(kāi)展后端設(shè)計(jì)，tapeout, 產(chǎn)生文檔等等; 這一切,，都在云端實(shí)現(xiàn),。 Elthouky博士介紹，通過(guò)“Design Share”策略,，SiFive整合第三方IP供應(yīng)商將IP數(shù)據(jù)“上云”,，同時(shí)整合開(kāi)源/商業(yè)EDA軟件上云，在云端完成芯片實(shí)現(xiàn)chisel到RTL的流程,。
客戶可以按月,、按季度付費(fèi)使用這個(gè)SaaS平臺(tái)，可快速生成數(shù)個(gè)不同的IP,。這種云模式,，有望解決服務(wù)器、存儲(chǔ),、EDA軟件,、IP的整合、知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù),、軟件集成等多個(gè)問(wèn)題,，針對(duì)小公司和初創(chuàng)芯片公司而言，成本上有可能出現(xiàn)巨大的優(yōu)勢(shì),。
通過(guò)云端的芯片定制流程進(jìn)行快速驗(yàn)證后,，實(shí)際上還有很多需要解決的問(wèn)題，包括IP集成,、制造,、封裝和測(cè)試等等。為了讓客戶能夠很快地拿到一些樣片,，然后再導(dǎo)入量產(chǎn),，SiFive還特別提出了“設(shè)計(jì)工廠” (Design Factory)的理念，通過(guò)軟件概念上的Template（物理實(shí)現(xiàn)可能會(huì)非常不同）,，結(jié)合驗(yàn)證,、綜合、PR等自動(dòng)化流程,，快速實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì),。為了向客戶交付快速樣片，SiFive將制造,、封裝,、測(cè)試甚至物流等產(chǎn)業(yè)鏈必備環(huán)節(jié)服務(wù)也考慮在內(nèi),，但就現(xiàn)狀來(lái)看，這部分需要投入的資源較多,，預(yù)期需要引入更多的合作伙伴,。
三．SiFive在中國(guó)
在談及SiFive的市場(chǎng)戰(zhàn)略時(shí)，Sherwani博士強(qiáng)調(diào),，SiFive的目標(biāo)并非與市面上的某一種或幾種核進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng),，而在于針對(duì)客戶的需求，提供優(yōu)質(zhì),、靈活的處理器核，和相應(yīng)的定制化服務(wù),。
那么,，長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，SiFive的核心盈利來(lái)源是什么,？
Sherwani博士和Asanovic博士均認(rèn)為,，SiFive的長(zhǎng)期盈利點(diǎn)來(lái)自于終端芯片銷售。
我們看到,，IP市場(chǎng)的體量,，只占全球半導(dǎo)體銷售額中很小的一部分。SiFive選擇終端芯片銷售作為長(zhǎng)期贏利點(diǎn),，也正是源于此考量,。客戶看到的價(jià)格,，并不區(qū)分單獨(dú)IP或者說(shuō)單獨(dú)SaaS服務(wù),，而是整個(gè)芯片的價(jià)格。盡管芯片的起量需要一個(gè)緩慢的過(guò)程,，但一旦達(dá)到投資回報(bào)甜蜜點(diǎn),，預(yù)期將帶來(lái)可觀的利潤(rùn)。
SiFive同時(shí)宣布,，SiFive將對(duì)全世界的大學(xué)以及世界上最貧窮的50個(gè)國(guó)家免費(fèi)提供處理器核,。作為一家商業(yè)機(jī)構(gòu)，Sherwani博士指出,，SiFive以盈利為目的,，但在盈利之上有更高層次的追求。SiFive認(rèn)為世界上的所有國(guó)家都有權(quán)擁有自主可控的CPU,，RISC-V作為開(kāi)源指令集是一個(gè)很好的選擇,。而就中國(guó)市場(chǎng)而言，SiFive在這里看到了足夠大的市場(chǎng),，同時(shí)也希望能夠?yàn)橹袊?guó)今后十年,、二十年所需要的處理器,，搭建好基礎(chǔ)設(shè)施。
在我們的鄰國(guó)印度,，RISC-V已經(jīng)成為了印度的事實(shí)國(guó)家指令集,。印度于2011年開(kāi)始實(shí)施處理器戰(zhàn)略計(jì)劃，在全國(guó)范圍資助2-3個(gè)研制處理器的項(xiàng)目,，研制多款基于RISC-V指令集的開(kāi)源處理器核,，累計(jì)獲超過(guò)上億美元的經(jīng)費(fèi)支持。
此前,，中科院計(jì)算所包云崗教授曾多次呼吁政府重視和支持RISC-V研究,。對(duì)此，Sherwani博士也對(duì)未來(lái)中國(guó)政府將在RISC-V領(lǐng)域加大投入,，持非常樂(lè)觀的態(tài)度,。
Sherwani博士同時(shí)還透露了計(jì)劃在中國(guó)建立一家合資公司的規(guī)劃。他提出,，和SiFive在美國(guó)的融資組合類似,，這家合資公司會(huì)從多方獲取資金來(lái)源，以確保以相對(duì)去中心化的方式來(lái)運(yùn)作,，也能夠讓不同的玩家一起加入,，共同協(xié)作，一起成長(zhǎng),。