過去二三十年,，世界主流CPU（即在世界市場上占據(jù)主要份額的CPU）一直被x86和ARM兩種架構所壟斷。其中,，x86架構（或稱Intel架構）是1978年由英特爾（Intel）公司推出，以產(chǎn)品方式推廣,，是PC時代的產(chǎn)物,；ARM架構是1990年由安謀（ARM）公司推出，以授權方式推廣,，是移動時代的產(chǎn)物,。與此相應,，桌面和移動終端領域也大多分別被微軟的視窗（Windows）和谷歌的安卓（Android）兩種操作系統(tǒng)所壟斷,。這樣，在現(xiàn)代IT領域就出現(xiàn)了“Wintel”（Windows+Intel）和“AA”（Android+ARM）兩大生態(tài)的壟斷,。鑒于在一個生態(tài)中,，無數(shù)軟硬件彼此依賴,、互相支持,，以致打破生態(tài)壟斷極為困難。這也是長期以來，中國在主流CPU及其生態(tài)領域處于被動跟隨狀態(tài),、不能從根本上解決“卡脖子”問題的根源,。
近年來，開源RISC-V架構在世界范圍內迅速崛起。我國業(yè)界普遍認為,，應聚焦開源RISC-V發(fā)展主流CPU,，這樣可使我國在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革中掌握發(fā)展主動權,，并全面融入國際科技創(chuàng)新網(wǎng)絡。
開源RISC-V的基本生態(tài)
開源RISC-V是圖靈獎獲得者、美國加州大學伯克利分校大衛(wèi)·帕特森教授的團隊于2010年發(fā)布的,。RISC-V架構采用開源模式,，具有設計精簡,、易于移植,、可擴展,、模塊化,、可定制等特點,，十分適合新一代信息技術領域“需求定義軟件，軟件定義硬件”的定制化趨勢,，而中國在這方面具備超大規(guī)模市場優(yōu)勢,，可以為RISC-V生態(tài)建設提供堅實支撐,。
經(jīng)驗表明，一個芯片能否在市場上取得成功,，關鍵取決于其生態(tài),。今后RISC-V能否躋身于世界主流CPU行列，關鍵也取決于其生態(tài),。40年前,，英特爾公司的x86架構依托“Wintel”生態(tài)發(fā)展壯大；十多年前,，安謀公司的ARM架構依托“AA”生態(tài)發(fā)展壯大；今天,，RISC-V架構也要依托其自身生態(tài)發(fā)展壯大,。我們可以把RISC-V生態(tài)用“RV++”表示，描述為1+1+N：即一個架構,、一套操作系統(tǒng)和基礎軟件、N種應用場景,。
簡言之,，“RV”就是“一個架構”即RISC-V，代表開源指令集標準規(guī)范,，它由RISC-V國際基金會（RVI）主持的RV開源社區(qū)進行支撐。該基金會在2019年由美國遷到瑞士,，隨著RV開源社區(qū)的發(fā)展壯大，RISC-V國際基金會成為推進RISC-V生態(tài)發(fā)展的核心力量,。
“RV++”中的第一個“+”代表“一套操作系統(tǒng)和基礎軟件”,。在上述的“Wintel”和“AA”生態(tài)中，都只強調了操作系統(tǒng),，不過，今天計算機往往需要一整套以操作系統(tǒng)為核心的基礎軟件的支撐,，所以我們將“操作系統(tǒng)和基礎軟件”統(tǒng)稱為“基礎軟件”。由于RISC-V基礎軟件不能照搬x86或ARM的基礎軟件,，而需要重新按照RISC-V架構定制開發(fā)，這就使中國軟件人員大有用武之地,，也為基礎軟件領域的后來居上提供了新機遇。相形之下,，發(fā)達國家可享用x86和ARM的成熟生態(tài)，缺乏建設RISC-V生態(tài)的動力。
“RV++”中的第二個“+”代表“N種應用場景”,，尤其是與新一代信息技術相關的應用場景,，例如AI,、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、智能網(wǎng)聯(lián)汽車,、元宇宙······這類場景量大面廣、發(fā)展迅速,、定制化需求很強，特別適合采用RISC-V芯片,。
發(fā)展RISC-V生態(tài)的關鍵因素
第一,，聚焦RISC-V架構發(fā)展中國芯片產(chǎn)業(yè),。
近年來，中國集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模穩(wěn)步提升,，2022年行業(yè)銷售額突破1.2萬億元,。據(jù)2022年海關總署公布的數(shù)據(jù)顯示，2022年全球芯片銷售額為5735億美元,，這一年中國進口集成電路5384億顆，進口額為4156億美元,，約占全球芯片銷售額的70%，顯示出中國的超大規(guī)模市場地位,。
目前,，中國集成電路產(chǎn)業(yè)在芯片制造、封裝測試等環(huán)節(jié)不僅存在嚴重“卡脖子”問題,，而且在芯片設計環(huán)節(jié),，特別是主流CPU架構方面受制于人的問題也需加以強調。應當看到,，CPU架構不僅直接影響芯片設計環(huán)節(jié),，實際上CPU架構及其引領的整個生態(tài)對IT業(yè)都有重大影響。現(xiàn)在多種國產(chǎn)CPU架構并存雖然反映了國產(chǎn)CPU的進展,，但并非長久之計,，也不能改變主流CPU被x86和ARM兩種架構壟斷的局面。如能聚焦于開源RISC-V發(fā)展主流CPU,，既有助于集中資源、降低內耗,，也能打破x86和ARM兩種架構的壟斷,，滿足構建國內國際雙循環(huán)新發(fā)展格局的需要。
應當看到,，中國超大規(guī)模市場是推進RISC-V生態(tài)建設的強大支撐,。例如，目前在中國智能網(wǎng)聯(lián)汽車領域,，一些大企業(yè)聯(lián)盟正大力發(fā)展基于RISC-V的解決方案,。據(jù)估計，一輛智能網(wǎng)聯(lián)汽車需要使用數(shù)以百計的CPU模組,，所以這一領域未來將成為RISC-V生態(tài)的重要支撐,。據(jù)統(tǒng)計，截至2022年底,，RISC-V芯片全球出貨量達到100億顆,，其中50%來自中國。預計在不久的將來,，芯片領域將形成x86,、ARM、RISC-V三分天下的格局,，中國市場就是RISC-V的堅強后盾,。可見,，當主流CPU被人控制時,，中國超大規(guī)模市場只能為他人作嫁衣裳，而一旦擁有了主流CPU的話語權，中國超大規(guī)模市場才能真正增強我國科技產(chǎn)業(yè)的競爭力,。
第二,，打好操作系統(tǒng)和基礎軟件國產(chǎn)化攻堅戰(zhàn)。
操作系統(tǒng)和基礎軟件在整個信息系統(tǒng)中起著基礎性,、平臺性的作用,，是信息系統(tǒng)的核心部分，對保障信息安全有重大意義,。早期的教科書上,，只有系統(tǒng)軟件與應用軟件兩類，后來陸續(xù)出現(xiàn)支撐軟件,、中間件等新的軟件類型,。今天，基礎軟件這一概念已被人們廣泛認可,，不過并沒有嚴格的定義,。一般說來，基礎軟件可分為三種類型：一是計算機系統(tǒng)運作不可缺少的軟件,；二是支撐開發(fā)與運行環(huán)境的軟件,；三是面向廣大領域的共性應用軟件。操作系統(tǒng)可以歸入基礎軟件一類中,，作為基礎軟件的核心,。
如上所述，一種CPU架構的生存和發(fā)展在很大程度上依賴于生態(tài)系統(tǒng),，特別是依賴于需要大投入和長研發(fā)周期的基礎軟件,。如果說，指令集架構是計算機系統(tǒng)中硬件與軟件之間的分界線和交互規(guī)范標準,，也是基礎軟件生態(tài)的起始原點,，那么，基礎軟件介于CPU架構和各種應用軟件之間,，就是生態(tài)的“黏合劑”“催化劑”以及核心競爭力,。從技術發(fā)展趨勢看，自2020年之后,，RISC-V發(fā)展的優(yōu)先級從體系結構驅動切換為軟件驅動?，F(xiàn)在，在世界范圍內RISC-V基礎軟件的競爭已經(jīng)到來,。這是一個挑戰(zhàn),，也是一個機遇。參考x86和ARM的歷史,，x86生態(tài)成就了微軟和紅帽（Red Hat）,，ARM生態(tài)成就了蘋果和谷歌,，以此類推，RISC-V生態(tài)也將為未來的軟件巨頭提供新的舞臺,。為此,，需要以全球視野謀劃和推動RISC-V基礎軟件發(fā)展，搶占新的信息技術變革的制高點,。
習近平總書記指出,，“要打好科技儀器設備、操作系統(tǒng)和基礎軟件國產(chǎn)化攻堅戰(zhàn)”,。要遵照這一重要指示,，發(fā)揮我國新型舉國體制優(yōu)勢，集中資源,，攻堅克難,，打好操作系統(tǒng)和基礎軟件國產(chǎn)化攻堅戰(zhàn)，徹底改變在該領域受制于人的“卡脖子”問題,，實現(xiàn)跨越式發(fā)展,。
2022年11月9日，2022年世界互聯(lián)網(wǎng)大會烏鎮(zhèn)峰會在浙江烏鎮(zhèn)舉行,，15項世界互聯(lián)網(wǎng)領先科技成果在活動期間發(fā)布,。圖為歐拉開源操作系統(tǒng)（openEuler）在烏鎮(zhèn)展示，該操作系統(tǒng)以Linux穩(wěn)定系統(tǒng)內核為基礎,，支持x86、ARM,、RISC-V,、LoongArch、SW64,、Power六大處理器架構,。
第三，擁抱開源,，與世界協(xié)同創(chuàng)新,。
當前，開源作為一種發(fā)展模式,、創(chuàng)新模式,，已經(jīng)成為推動當代世界信息技術、軟件技術發(fā)展的強大動力,。國際上,，開源技術生態(tài)體系已經(jīng)形成，并發(fā)展成為軟件業(yè)主流,，有人甚至表示“開源正在吞噬軟件”,。2020年新思科技（Synopsys）公司審計了1252個應用程序,，其中99%包含開源軟件，總體來說有70%的代碼是由開源代碼組成的,。2022年的數(shù)據(jù)顯示,，全球80%的新軟件由開源組建，98%以上企業(yè)使用開源軟件,。實踐表明,，開源社區(qū)通過大眾協(xié)同、開放共享,，不斷持續(xù)更新迭代,，展現(xiàn)出驚人的開源創(chuàng)新能力。今天,，開源作為世界上一種通行的創(chuàng)新模式,，顯示出規(guī)模化,、生態(tài)化,、平民化、全球化的優(yōu)勢,。
現(xiàn)在,，開源模式的成功正逐漸從開源軟件走向硬件。
RISC-V采取開源模式,，采用的是寬松的BSD（Berkeley Software Distribution）許可證,。眾所周知，BSD開源許可證（協(xié)議）是一個給予使用者很大自由的協(xié)議,，基本上使用者可以自由地使用,、修改源代碼，也可以將修改后的代碼作為開源或者專有軟件再發(fā)布,。這種許可證有利于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,。RISC-V發(fā)布至今，RISC-V國際基金會會員增長率超過130%,，已有超過3000家會員單位,，得到世界芯片業(yè)的普遍認可。
當前,，開源為我們融入全球科技創(chuàng)新網(wǎng)絡,、參與科技創(chuàng)新治理提供了可能性。現(xiàn)在,，中國已經(jīng)是開源大國,，2021年，在全球最大的開源社區(qū)GitHub的7300萬累計開發(fā)者中,，中國開發(fā)者達755萬,，位居全球第二,，預計2030年左右將超過美國。Linux是目前主流的開源軟件,，也是世界上使用非常普遍的操作系統(tǒng),。正是在Linux新發(fā)布版本5.10和6.10中，華為的內核貢獻量位居第一,，這表明中國開源工作者正在從開源的使用者向參與者,、貢獻者的方向發(fā)展。相信未來中國一定會發(fā)展成為開源強國,。
在當前形勢下,，要高度重視產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈安全問題，開源RISC-V也不例外,。這方面,，我國部分單位正在啟動增強開源軟件供應鏈安全的相應計劃，旨在消除開源軟件存在的質量,、來源和持續(xù)供應等風險隱患,。今后，有必要將開源軟件供應鏈安全理念進一步擴展到整個RISC-V軟硬件產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈,，保障RISC-V生態(tài)的高質量發(fā)展,。
第四，發(fā)揮中國擁有世界最多工程師的優(yōu)勢,。
開源的發(fā)展離不開開源人才,。在推進開源RISC-V架構、發(fā)展開源RISC-V基礎軟件,、構建RISC-V生態(tài)的同時,，可以帶動中國開源事業(yè)的發(fā)展，引導中國科技研發(fā)人才成為開源世界的重要參與者和積極貢獻者,。
中國是全世界大學生畢業(yè)人數(shù)最多的國家，據(jù)統(tǒng)計,，2022年中國高等院校畢業(yè)生數(shù)量已達1076萬人,。中國科技研發(fā)人才結構為金字塔結構——以龐大的技術本科、碩士,、博士畢業(yè)生為基礎,，以具有國內外高學歷教育背景和成熟專業(yè)經(jīng)驗的研發(fā)人員為塔尖。中國科技研發(fā)人才正在成為全球高科技研發(fā)體系中的重要組成部分,，這一龐大的技術隊伍如果能與開源模式相結合,，就能使中國科技研發(fā)人才數(shù)量優(yōu)勢得到充分發(fā)揮。據(jù)了解,，中國目前有很多高校已經(jīng)開展或計劃開展開源課程培訓,，但還沒有形成規(guī)模,、制度。為此,，建議在高校系統(tǒng)推進開源教育：要從全球視野謀劃開源人才培養(yǎng)方式,，激活國家創(chuàng)新動力；要統(tǒng)籌規(guī)劃建立完善的產(chǎn)學研一體化開源人才培養(yǎng)體系,，培養(yǎng)更多的大學生開發(fā)者參與到開源社區(qū)建設當中,；要針對國家科學技術發(fā)展的產(chǎn)業(yè)需求，進行針對性開源人才培養(yǎng),，以支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求和國家發(fā)展的戰(zhàn)略方向,。
總之，擁抱開源,、發(fā)展開源,，有助于在國際技術競爭中實現(xiàn)“你中有我，我中有你”的格局,，免除或緩解遏制,、禁運、停服,、斷供,、“脫鉤”等風險；鑒于科學技術具有世界性和時代性的特點,，開源也是中國融入國際科技創(chuàng)新網(wǎng)絡,、參與國際科技治理的有效途徑；從實施創(chuàng)新驅動發(fā)展的國家戰(zhàn)略考量,，開源有助于創(chuàng)新的產(chǎn)生和傳播,，有助于創(chuàng)新的產(chǎn)業(yè)化；開源還能比較客觀地反映勞動和創(chuàng)新的價值,，隨著投入不斷加大,，貢獻增加到一定程度，國際話語權也會進一步提升,，這對于作為后來者的中國是有利的,。
綜上所述，我們要聚焦RISC-V發(fā)展中國芯片產(chǎn)業(yè),，大力推進RISC-V生態(tài)建設,，打好操作系統(tǒng)和基礎軟件國產(chǎn)化攻堅戰(zhàn)，充分發(fā)揮中國超大規(guī)模市場,、人才優(yōu)勢，大力推進RISC-V生態(tài)建設,，使RISC-V躋身世界主流CPU之列,。中國科技工作者要與世界同行協(xié)同創(chuàng)新,，反對壟斷,、反對遏制,，為構建人類命運共同體貢獻中國智慧、中國方案,、中國力量,。