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RISC-V在未來(lái)五年將高速增長(zhǎng)

2021-12-23
來(lái)源:半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫
關(guān)鍵詞: RISCV 華為海思 處理器

最近兩三月內(nèi),中國(guó)RISC-V消息不斷,。華為海思發(fā)布了首款基于自研的RISC-V CPU的電視芯片Hi373V110,;中科院在12月6日召開(kāi)的國(guó)際RISC-V峰會(huì)上,展示了高性能RISC-V開(kāi)源處理器“香山”,,并表示“香山”已經(jīng)流片,。

國(guó)產(chǎn)RISC-V頻頻傳出好消息,讓我們也期待RISC-V能否成為國(guó)產(chǎn)芯片的突破口,?

RISC-V為何令人瘋狂

RISC-V是一種計(jì)算機(jī)指令集,,其全稱是第五代精簡(jiǎn)指令集,。計(jì)算機(jī)指令集是計(jì)算機(jī)硬件可以直接識(shí)別的命令,其向上承載了生個(gè)軟件生態(tài),,而向下規(guī)范了處理器芯片的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),。

一般常見(jiàn)指令集分為復(fù)雜指令集和精簡(jiǎn)指令集。復(fù)雜指令集(CICS)的指令集豐富,,核心思想在于“軟件硬化”,,對(duì)于軟件開(kāi)發(fā)者友好,但硬件設(shè)計(jì)趨于復(fù)雜,,目前x86是最主流的復(fù)雜指令集,,只有Intel和AMD掌握x86的IP,x86架構(gòu)幾乎要壟斷了計(jì)算機(jī)和服務(wù)器主流市場(chǎng),。

精簡(jiǎn)指令集(RISC)的核心思想是將“硬件軟化”,,簡(jiǎn)化處理其開(kāi)發(fā)難度,但對(duì)于編譯器等軟件部分要求較高,,編譯后程序的體積更大,。ARM指令集是目前最成功的精簡(jiǎn)指令集。

RISC-V是在2010年發(fā)布的第五代精簡(jiǎn)指令集,,相較于x86,、ARM架構(gòu)高額的授權(quán)費(fèi)和定制化困難,RISC-V精簡(jiǎn),、開(kāi)源,、中立、反應(yīng)速度快點(diǎn)的特點(diǎn),,讓其備受矚目,。

首先,RISC-V是免費(fèi)的,,這對(duì)于正在發(fā)展的早期公司來(lái)說(shuō),,可以節(jié)省數(shù)百萬(wàn)美元的許可費(fèi);其次作為開(kāi)源指令集架構(gòu),,RISC-V不受出口限制的影響;在技術(shù)層面上,,RISC-V設(shè)計(jì)更容易修改與兼容,,具有更大的靈活性。

德勤預(yù)計(jì),,RISC-V處理器內(nèi)核的市場(chǎng)在2022年比2021年翻一番,,并且由于RISC-V處理內(nèi)核的可服務(wù)目標(biāo)市場(chǎng)持續(xù)擴(kuò)大,在2023年其市場(chǎng)將再翻一番,。

對(duì)于目前的中國(guó)芯片行業(yè)來(lái)說(shuō),,RISC-V無(wú)疑是一個(gè)很好的選擇,。

由于RISC-V天生的靈活性,在傳統(tǒng)處理器向DSA轉(zhuǎn)變的過(guò)程中,,中國(guó)芯片公司可以做出更多的定制處理,。并且,自2010年發(fā)布的RISC-V用十年時(shí)間走過(guò)了傳統(tǒng)架構(gòu)三十年的技術(shù)里程,,而自身沒(méi)有指令集積累的中國(guó)公司,,能夠更加快速的接受新的指令集。

而RISC-V在成本上對(duì)于初創(chuàng)企業(yè)有全方位的優(yōu)勢(shì),,在同類產(chǎn)品中RISC-V不需要用戶支付高昂的IP費(fèi)用,,并且由于RISC-V的簡(jiǎn)潔性,其處理器的尺寸相較于類似功能的ARM和x86大幅縮小,,因此所需的晶粒材料成本也大幅度下降,。成本上的優(yōu)勢(shì),對(duì)于尚在探索的初創(chuàng)企業(yè)更為友好,。

最后,,美國(guó)目前對(duì)于中國(guó)不斷施加壓力,芯片制造的自給自足是目前我國(guó)急需的要求,。但主流的兩大架構(gòu)x86和ARM,,其中x86由美國(guó)本土公司英特爾牢牢把持,ARM在最初被賣給日本軟銀后,,目前美國(guó)的英偉達(dá)有意收購(gòu),。自中美貿(mào)易戰(zhàn)以來(lái),中國(guó)企業(yè)受制于美國(guó)不能升級(jí)架構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)并且這種風(fēng)險(xiǎn)長(zhǎng)期存在,,RISC-V開(kāi)源即逐漸被廣泛接受為我國(guó)芯片廠商通過(guò)RISC-V架構(gòu)實(shí)現(xiàn)自主性提供可行性,。

RISC-V是人類計(jì)算機(jī)40年歷史最大變量?

12月2日,,RISC-V國(guó)際基金會(huì)批準(zhǔn)了15項(xiàng)新規(guī)范,,包含了RISC-V指令集結(jié)構(gòu)下的40多個(gè)擴(kuò)展,其中重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了矢量,、標(biāo)量加密和Hypervisor三條規(guī)范,;知名RISC-V開(kāi)發(fā)版制造商Sipeed宣布將在2022年上市全球首款RISC-V智能手機(jī)。

RISC-V頻頻亮相,,物聯(lián)網(wǎng)將是會(huì)帶來(lái)RISC-V的新一輪繁榮,。相比較其傳統(tǒng)的PC與手機(jī)時(shí)代,AIoT時(shí)代對(duì)于處理器的芯片需求提出了新的挑戰(zhàn):功能需求碎片化,、芯片的需求數(shù)量大,。

RISC-V模塊化、可擴(kuò)展,、簡(jiǎn)潔的技術(shù)特點(diǎn)使其成為物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的理想指令集選擇,。全球物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)20萬(wàn)億美元,,預(yù)計(jì)在2025年將達(dá)到1567萬(wàn)億美元。中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)蓬勃發(fā)展,,2020年市場(chǎng)規(guī)模1.66萬(wàn)億美元,。

受益于物聯(lián)網(wǎng)興起,RISC-V逐漸出現(xiàn)了大規(guī)模投資,。RISC-V國(guó)際協(xié)會(huì)的CEO在接受采訪時(shí)曾表示,,“RISC-V將帶來(lái)自上世紀(jì) 80 年代以來(lái)歷史所見(jiàn)的計(jì)算和硬件路線的最大改變機(jī)會(huì),這讓我每天都感到非常興奮,?!盧ISC-V能成為國(guó)產(chǎn)突破口嗎?

在中國(guó)芯集成電路產(chǎn)業(yè)促成大會(huì)上,,倪光南院士說(shuō),,目前CPU市場(chǎng)主要被x86和ARM架構(gòu)所壟斷,而中國(guó)先要打破這個(gè)局面,,實(shí)現(xiàn)自主可控,,開(kāi)源的RISC-V架構(gòu)將是一大發(fā)展機(jī)遇。

因此,,從2018年開(kāi)始,,上海堅(jiān)定的推動(dòng)RISC-V的發(fā)展,發(fā)布了中國(guó)第一個(gè)與RISC-V相關(guān)的扶持政策,,將從事RISC-V相關(guān)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的公司作為扶持對(duì)象,。

在此之后,中國(guó)成立了三家關(guān)于RISC-V的聯(lián)盟會(huì),,分別是中國(guó)RISC-V產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和中國(guó)開(kāi)放指令(RISC-V)生態(tài)聯(lián)盟,、RISC-V基金會(huì)中國(guó)顧問(wèn)委員會(huì)。

目前,,國(guó)際RISC-V基金會(huì)中僅有14家最高級(jí)會(huì)員,,其中有10家中國(guó)廠商,并且9家來(lái)自中國(guó)內(nèi)地,,1家來(lái)自中國(guó)臺(tái)灣,。這其中會(huì)員包括:阿里巴巴(平頭哥)、晶芯科技,、成為資本,、華為、ICT(中科院計(jì)算所),、ISVCAS(中科院軟件所)、ZTE(中興通訊),、賽昉科技,、UNISOC(紫光展銳),、希姆計(jì)算。

RISC-V國(guó)內(nèi)玩家一覽

從產(chǎn)業(yè)鏈的上下游情況來(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)放公司方面,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。

文前提起的中科院RISX-V開(kāi)源處理器“香山”,,由中科院計(jì)算所研發(fā),。其第一代內(nèi)核“雁棲湖”在7月15日流片?;?8nm工藝,,裸片面積6.6平方毫米,單核二級(jí)緩存1MB,。性能方面,,“雁棲湖”SPEC CPU2006 成績(jī)預(yù)計(jì)在 9@1.3GHz,也就是 7/GHz 左右,,大約相當(dāng)于 ARM A72/A73 的水平,。

芯來(lái)科技,是中國(guó)大陸首家專業(yè)RISC-V處理器內(nèi)核IP和解決方案公司,。自研推出的RISC-V處理器IP已授權(quán)多家知名芯片公司進(jìn)行量產(chǎn),,實(shí)測(cè)結(jié)果達(dá)到業(yè)界一流指標(biāo)。

阿里巴巴旗下平頭哥先后推出玄鐵902,、906,、907及910等多款RISC-V處理器產(chǎn)品,旗下玄鐵系列處理器出貨量已超20億顆,,包括全志科技,、卓勝微電子、中科藍(lán)訊等200多家企業(yè)都在采用玄鐵系列處理器設(shè)計(jì)芯片,,并且開(kāi)源了其玄鐵源代碼,。

賽昉科技其成立于2018年,擁有完整的,、經(jīng)過(guò)硅驗(yàn)證的RISC-V CPU IP產(chǎn)品線和平臺(tái)化的軟硬件全棧式芯片解決方案,。在2020年9月,發(fā)布了全球首款基于RISC-V人工智能視覺(jué)處理平臺(tái)——驚鴻7100,此后還發(fā)布了基于RISC-V的天樞系列處理器和星光系列AI單板計(jì)算機(jī),。

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),。

希姆計(jì)算專注與研發(fā)以RISC-V為基礎(chǔ)的人工智能領(lǐng)域?qū)S眉軜?gòu)處理器(DSA Processor),其自主研發(fā)的NeuralScale NPC核心架構(gòu)是世界領(lǐng)先的,、以RISC-V指令集為基礎(chǔ)進(jìn)行擴(kuò)展,、面向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的專用計(jì)算核心,具有世界領(lǐng)先水平的能效比(Power Efficiency)和極致的可編程性,,能夠滿足云端多樣化的人工智能算法與應(yīng)用的需求,。

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,,小米生態(tài)鏈公司華米已發(fā)布了全球首款就RISC-V架構(gòu)的可穿戴處理器;中科藍(lán)訊發(fā)布了基于RISC-V價(jià)格的TWS藍(lán)牙耳機(jī),;成為RISC-V基金會(huì)員的華為,,也在進(jìn)行相關(guān)芯片的研發(fā)。

未來(lái)五年迎來(lái)高速增長(zhǎng)

Semico Research預(yù)計(jì),,ARM出貨量有望被RISC-V超越,,RISC-V處理器核心在未來(lái)五年最廣泛的應(yīng)用市場(chǎng)是工業(yè)市場(chǎng),預(yù)計(jì)到2025年,,市場(chǎng)上采用RISC-V架構(gòu)的處理器核心將超過(guò)624億顆,,2018-2025年的年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)146%。

可以預(yù)見(jiàn),,RISC-V在未來(lái)五年將高速增長(zhǎng),,物聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展與中國(guó)自主造芯需求的碰撞,中國(guó)RISC-V正在加速繁榮,。




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