放眼全球市場，當(dāng)前芯片指令集呈現(xiàn)出X86和ARM架構(gòu)的雙寡頭格局,，行業(yè)廠商大多只能在這二者之間選擇,，但礙于ARM授權(quán)費(fèi)用昂貴，傳統(tǒng)X86授權(quán)又過于復(fù)雜,，業(yè)界一直期待在CPU架構(gòu)領(lǐng)域能有更多選擇,。
在這個(gè)過程中，也有越來越多的公司意識到,，如果他們的未來和命運(yùn)取決于其他人,，那么其商業(yè)模式和戰(zhàn)略模式就會(huì)面臨更高的風(fēng)險(xiǎn)。
因此,，憑借開源帶來的開放生態(tài),、靈活性和高度可定制性，RISC-V正在成為搭建計(jì)算生態(tài)的一種新選擇,。
去年7月,，RISC-V基金會(huì)就指出RISC-V架構(gòu)芯片出貨量已突破100億顆，僅用12年就走完了傳統(tǒng)架構(gòu)30年的發(fā)展歷程,，預(yù)計(jì)2025年RISC-V架構(gòu)芯片更有望突破800億顆,。
不過，從RISC-V芯片當(dāng)前應(yīng)用領(lǐng)域來看，更多集中在低算力的MCU市場以及生態(tài)依賴性低的物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域,。
原因不難理解,，一方面，因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)的下游應(yīng)用領(lǐng)域極度碎片化,，無需大生態(tài)的搭建,，生態(tài)豐富的X86和ARM架構(gòu)無明顯優(yōu)勢。同時(shí),，物聯(lián)網(wǎng)的嚴(yán)重碎片化,、差異化導(dǎo)致了極高的成本敏感性，低成本,、定制化的RISC-V架構(gòu)優(yōu)勢盡顯,。
另一方面，計(jì)算“邊緣化”趨勢將更多AI和計(jì)算能力賦予邊緣設(shè)備,，為SoC設(shè)計(jì)公司提出了更高的PPA要求,，傳統(tǒng)的通用型MCU/MPU/CPU已經(jīng)難以滿足不同應(yīng)用場景和性能要求。RISC-V掀起了開源硬件和開放芯片設(shè)計(jì)的熱潮,，現(xiàn)已得到全球很多大中企業(yè),、科研機(jī)構(gòu)和初創(chuàng)公司的支持。
但目前,，RISC-V在低端市場“互卷”的現(xiàn)狀正迎來轉(zhuǎn)機(jī),。
RISC-V正在中國落地生花
目前市場上超過100億個(gè)RISC-V核心中，一半來自中國,。并且在RISC-V基金會(huì)的3180名會(huì)員當(dāng)中,，中國企業(yè)占比近一半?？梢?，在RISC-V領(lǐng)域，中國是一個(gè)非常重要的力量,。
近年來,，國內(nèi)也涌現(xiàn)出了眾多RISC-V賽道的企業(yè)，平頭哥,、芯來科技,、芯原股份、兆易創(chuàng)新,、賽昉科技,、全志科技、晶心科技,、先楫半導(dǎo)體,、中科藍(lán)汛,、泰凌微電子、進(jìn)迭時(shí)空,、沁恒微電子,、啟英泰倫科技、睿思芯科,、樂鑫科技,、中微半導(dǎo)體,、航順芯片,、愛普特微電子、凌思微電子,、國芯科技,、芯昇科技、博流智能,、納思達(dá),、晶視智能、方寸微電子...等等,，包括IP內(nèi)核與芯片設(shè)計(jì)等廠商在內(nèi),，據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國目前擁有上百家公司在關(guān)注RISC-V或以RISC-V指令集進(jìn)行開發(fā),，積極布局RISC-V賽道,。
其中，阿里平頭哥開發(fā)的玄鐵系列在物聯(lián)網(wǎng)芯片市場廣受認(rèn)可,，目前已在人工智能,、網(wǎng)絡(luò)通訊、工業(yè)控制等30多個(gè)行業(yè)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)落地,，出貨量超過30億顆,，是中國RISC-V領(lǐng)域影響力和市占率最大的處理器；中科藍(lán)訊藍(lán)牙SoC芯片累計(jì)出貨量已經(jīng)超過10億顆,，以50%以上的份額成為國內(nèi)藍(lán)牙市場的翹楚...,，國內(nèi)RISC-V產(chǎn)品廣泛涵蓋MCU、語音處理器,、視頻處理器,、網(wǎng)絡(luò)處理器等諸多領(lǐng)域。
在不久前召開的“第六屆數(shù)字中國建設(shè)峰會(huì)云生態(tài)大會(huì)”期間,，北京開源芯片研究院首席科學(xué)家包云崗表示,，中美企業(yè)正在研發(fā)高性能RISC-V處理器，總體處于第一梯隊(duì),。國內(nèi)初創(chuàng)企業(yè)數(shù)量遠(yuǎn)大于美國,，產(chǎn)品主要集中在MCU級,。
然而，在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域大受追捧,，并不意味著RISC-V無法進(jìn)入更高性能要求的PC,、數(shù)據(jù)中心和服務(wù)器市場。對于RISC-V來說,，高性能領(lǐng)域是一個(gè)高價(jià)值的市場,，有利于RISC-V產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化發(fā)展，躋身高性能領(lǐng)域,，是芯片架構(gòu)走向主流的重要標(biāo)志,。
在這個(gè)過程中，業(yè)內(nèi)正涌現(xiàn)出一批瞄準(zhǔn)高性能RISC-V的廠商,，將該架構(gòu)應(yīng)用從低端微處理器逐漸探入高性能計(jì)算領(lǐng)域,，把RISC-V從嵌入式場景拓展到工業(yè)控制、自動(dòng)駕駛,、人工智能,、通信、數(shù)據(jù)中心等場景,。
同時(shí),，RISC-V國際基金會(huì)已成立數(shù)據(jù)中心工作組（Datacenter SIG）和高性能計(jì)算特別興趣小組（HPC SIG）。其中,，數(shù)據(jù)中心工作組主要由谷歌,、Ventana等組成，高性能計(jì)算特別興趣小組則由141名成員以及10名活躍的研究,、學(xué)術(shù)和來自各種組織的工業(yè)成員組成,，專注于促進(jìn)高性能RISC-V處理器生態(tài)的發(fā)展。
筆者在此前文章《RISC-V沖向Arm新藍(lán)?！分性敿?xì)介紹了RISC-V架構(gòu)應(yīng)用從低端微處理器逐漸探入高性能計(jì)算領(lǐng)域,，僅以幾家國內(nèi)廠商和機(jī)構(gòu)為例：
平頭哥半導(dǎo)體在2019年率先推出最高主頻達(dá)2.5GHz的玄鐵C910，突破了業(yè)界對RISC-V的性能想象,。截至目前,，平頭哥的RISC-V芯片已經(jīng)形成C、E,、R三大系列,，可應(yīng)用于包括AI、高性能計(jì)算,，低功耗等應(yīng)用領(lǐng)域,。
中科院計(jì)算所在2019年就牽頭發(fā)起了“香山”高性能開源RISC-V處理器項(xiàng)目，2020年6月,，香山處理器第一版“雁棲湖架構(gòu)”正式發(fā)布,；2022年5月26日,，在2023年中關(guān)村論壇“RISC-V開源處理器芯片生態(tài)發(fā)展論壇”上，發(fā)布了第二版“南湖架構(gòu)”的“香山”（南湖架構(gòu)）開源高性能RISC-V處理器核,，計(jì)劃2023年6月流片,；目前第三版“昆明湖架構(gòu)”也正在推進(jìn)中。
此外,，已有一批企業(yè)正在基于“香山”開發(fā)高端芯片,，如AI芯片、服務(wù)器芯片,、GPU等,，有望于2025年取得集體突破。中科院計(jì)算所副所長包云崗表示,，屆時(shí)我國企業(yè)有望在全球RISC-V新生態(tài)中取得領(lǐng)先優(yōu)勢,，打通芯片領(lǐng)域國內(nèi)國外雙循環(huán),，實(shí)現(xiàn)我國高端處理器芯片產(chǎn)業(yè)自立自強(qiáng),。
芯來科技也是國內(nèi)較早參與RISC-V CPU IP核研發(fā)的創(chuàng)業(yè)公司，基于RISC-V架構(gòu)已經(jīng)開發(fā)包括N,、NX,、UX三個(gè)系列的CPU IP產(chǎn)品及相關(guān)軟硬件解決方案，包括32位和64位架構(gòu),，覆蓋從低功耗到高性能的各種應(yīng)用需求,。其中，目前性能最出色的UX900多核系列已經(jīng)可以對標(biāo)ARM Cortex A53,、A55等內(nèi)核的性能,，在AloT邊緣計(jì)算、數(shù)據(jù)中心,、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和基帶通信等領(lǐng)域都有出色的表現(xiàn),。
賽昉科技自研的高性能RISC-V處理器內(nèi)核——昉·天樞已被諸多芯片客戶使用，被應(yīng)用于HPC,、數(shù)據(jù)中心,、PC等場景。昉·天樞是當(dāng)前可交付的最高性能的RISC-V處理器內(nèi)核,，性能對標(biāo)Arm Cortex A76,。在芯片方面，賽昉科技推出了全球首款面向PC應(yīng)用的高性能RISC-V芯片昉·驚鴻8100,。
...
業(yè)界正在用行動(dòng)證明,，高性能不再是RISC-V的禁忌之地，向高性能發(fā)展是RISC-V發(fā)展的必然趨勢,。
從國內(nèi)廠商的投入力度或許也能夠體會(huì)到,，RISC-V對中國芯片產(chǎn)業(yè)的重要價(jià)值,。
中國工程院院士倪光南曾多次公開表示，RISC-V免費(fèi),、開源的特點(diǎn)使得我國有了和全球一起起跑的機(jī)遇,，有利于我國突破西方限制，實(shí)現(xiàn)自主可控,。中國芯片產(chǎn)業(yè)和整個(gè)芯片生態(tài)將會(huì)越來越多地聚焦于RISC-V架構(gòu),，中國的巨大市場將成為支撐RISC-V的重要基地。
有業(yè)內(nèi)專家表示,，中國發(fā)展RISC-V具備很明顯的優(yōu)勢：首先是一個(gè)巨量的市場做支撐,，有足夠豐富的應(yīng)用場景能夠充分發(fā)揮RISC-V的多樣性；有大規(guī)模的計(jì)算機(jī)工程師團(tuán)隊(duì)和專業(yè)人才,；更加獨(dú)特的優(yōu)勢在于,，我們沒有國外一些老牌廠商和機(jī)構(gòu)的歷史包袱，沒有它們已經(jīng)存在的商業(yè)利益或者技能上的慣性,，使我們有機(jī)會(huì)從一個(gè)全新的視角,、一個(gè)全新的架構(gòu)下面去做一些開創(chuàng)性工作。
不過,，優(yōu)勢背后,，相應(yīng)的劣勢就是中國在很多技術(shù)領(lǐng)域沒有國外巨頭在歷史上積累的豐富經(jīng)驗(yàn)。同時(shí),，在高端核心人才儲(chǔ)備上也沒有像國外處理器,、基礎(chǔ)軟件巨頭那么多?？赡茉趯＠戎R產(chǎn)權(quán)方面也存在一定差距,。
但無論怎樣，隨著半導(dǎo)體市場進(jìn)入一個(gè)新的階段,，中國半導(dǎo)體行業(yè)需要抓住一切機(jī)遇,，RISC-V對于中國的半導(dǎo)體企業(yè)來說是一個(gè)難得的機(jī)會(huì)。
RISC-V,，持續(xù)向高端市場邁進(jìn)
與此同時(shí),，由于云計(jì)算,、AI技術(shù)的日漸風(fēng)靡,，互聯(lián)網(wǎng)巨頭掌握了數(shù)據(jù)中心的市場話語權(quán)，依靠亞馬遜,、微軟等巨頭的鼎力支持,，ARM得以在服務(wù)器市場打開局面,。然而這些互聯(lián)網(wǎng)巨頭并不愿意被處理器廠商所牽制，希望能夠做到指令集架構(gòu)中立,，X86和ARM都不能完全滿足它們的需求,。
因此,，RISC-V進(jìn)入數(shù)據(jù)中心市場似乎將成為必然的結(jié)果,。再加上大量初創(chuàng)公司和行業(yè)巨頭在高性能處理器內(nèi)核和制造領(lǐng)域的努力，RISC-V指令集架構(gòu)的開源化與中立化的過程,，顯然會(huì)比ARM的崛起更快一些,。
除了上述國內(nèi)廠商在向高性能RISC-V應(yīng)用探索之外，國外企業(yè)也正在進(jìn)行積極的嘗試,。例如,，SiFive發(fā)布了Performance系列高性能應(yīng)用處理器；Ventana開發(fā)了面向數(shù)據(jù)中心的多核 RISC-V小芯片Veyron V1,；以及MIPS公司宣稱放棄自研架構(gòu)而押注RISC-V，目前MIPS正在利用其經(jīng)過硅驗(yàn)證的CPU技術(shù)來加速RISC-V在數(shù)據(jù)中心等高性能應(yīng)用中的采用,；英特爾宣布開放基于7nm的SiFive IP代工業(yè)務(wù),；Imagination推出RISC-V CPU IP——Catapult系列為異構(gòu)計(jì)算鋪路；Mobileye推出EyeQ Ultra在芯片中配備12個(gè)RISC-V內(nèi)核和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器...
近年來,，行業(yè)發(fā)生的一系列“事件”似乎都在為RISC-V向高端進(jìn)階按下加速鍵,。
RISC-V正在向更先進(jìn)的制造工藝、更強(qiáng)勁的性能,、更高端的應(yīng)用持續(xù)演進(jìn),，在高端服務(wù)器領(lǐng)域，RISC-V未來增勢一片大好,。被奉為科技投資“圣經(jīng)”的ARK Big Ideas系列年度報(bào)告中預(yù)測,，ARM+RISC-V的組合所占據(jù)的服務(wù)器市場份額，將從2020年的零,，增加到2030年的71%,；同時(shí)，ARM和RISC-V可能會(huì)在“云”業(yè)務(wù)領(lǐng)域取代英特爾X86,，預(yù)計(jì)到2030年,，CPU收入將達(dá)到190億美元,、服務(wù)器收入達(dá)到1000億美元，合計(jì)市場規(guī)模年復(fù)合增長率達(dá)45%,，可見其市場前景廣闊,。
Meta自研RISC-V AI芯片
近日，Meta打造自主研發(fā)的RISC-V AI推理芯片MTIA v1,，再次把RISC-V推向受關(guān)注的焦點(diǎn),。
生成式AI是機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的最新進(jìn)展之一，因此,，支持生成式AI或?qū)⒊蔀镽ISC-V芯片發(fā)展的一大里程碑,。
在過去十年左右的時(shí)間里，Meta花費(fèi)了數(shù)十億美元來招募頂級數(shù)據(jù)科學(xué)家并構(gòu)建新型人工智能,，一直在努力將其許多雄心勃勃的AI研究創(chuàng)新轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品,，尤其是在生成式AI方面。
直到2022年,，Meta主要使用CPU和專為加速AI算法而設(shè)計(jì)的定制芯片的組合來運(yùn)行其AI工作負(fù)載,，但CPU在處理這類任務(wù)時(shí)的效率往往低于GPU。因此,，Meta取消了計(jì)劃于2022年大規(guī)模推出定制芯片的計(jì)劃,，轉(zhuǎn)而訂購了價(jià)值數(shù)十億美元的Nvidia GPU，這需要對其多個(gè)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行重大重新設(shè)計(jì),。
為了扭轉(zhuǎn)局面,，Meta計(jì)劃開始開發(fā)更具雄心的內(nèi)部芯片，并于近日公布了其AI訓(xùn)練與推理芯片項(xiàng)目,。Meta將新芯片稱為Meta Training and Inference Accelerator,，簡稱MTIA，并將其描述為加速AI訓(xùn)練和推理工作負(fù)載的芯片“家族”的一部分,。據(jù)了解,，與GPU相比，MTIA在全連接層上的每瓦性能最高可達(dá)兩倍,，該芯片計(jì)劃將于2025年推出,。
值得注意的是，Meta在5月初收購了英國AI芯片獨(dú)角獸Graphcore的AI網(wǎng)絡(luò)技術(shù)團(tuán)隊(duì),。Graphcore創(chuàng)始人Nigel Toon曾公開表示,，Graphcore不屬于CPU、GPU和ASIC中的任何一類,，而是一款全新的專為AI加速而生的處理器,，既有極高的運(yùn)算能力以處理高性能計(jì)算業(yè)務(wù)，又和GPU一樣可編程，以滿足不同的場景需求,。
如今,，像Meta一樣，很多云計(jì)算,、人工智能公司也逐漸開始基于RISC-V開發(fā)芯片,。在云數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，指令集架構(gòu)一般被期待用于解決高性能,、高效能問題,。
一個(gè)典型的例子就是Esperanto公司創(chuàng)造了第一個(gè)高性能 RISC-V AI處理器——ET-SoC-1 ML推理芯片，該芯片利用RISC-V創(chuàng)建了一個(gè)定制的1000多個(gè)核心系統(tǒng),，專門用于數(shù)據(jù)中心推理,，加速許多可并行化的工作負(fù)載，旨在與AI推薦系統(tǒng)中強(qiáng)大的GPU處理器競爭,。
另一家初創(chuàng)公司Ventana Microsystems也開發(fā)了面向數(shù)據(jù)中心的多核RISC-V小芯片——Veyron V1,。值得一提的是，Veyron V1采用了類似AMD EPYC處理器那樣的Chiplet設(shè)計(jì),。Vnetana表示,，Veyron V1支持高性能并行Die to Die互連，擁有低延遲和低功耗,，高度可擴(kuò)展等特性,。Ventana表示，其I/O總線延遲可以低至7ns,，其緩存一致性架構(gòu)也可提高工作效率,，Chiplet設(shè)計(jì)也使得其更具可組合性。
有行業(yè)專家表示,，RISC-V最有機(jī)會(huì)發(fā)力的領(lǐng)域是AI和機(jī)器學(xué)習(xí),，RISC-V架構(gòu)將從AI專用芯片切入，逐步擴(kuò)展至通用芯片,。當(dāng)前，隨著生成式AI領(lǐng)域的發(fā)展,，業(yè)界將進(jìn)一步加速行業(yè)對RISC-V的評估,，對RISC-V日益增長的興趣標(biāo)志著半導(dǎo)體行業(yè)的一個(gè)重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
“硅仙人”Jim Keller：RISC-V未來必勝
大約兩年前,，隨著Jim Keller的加入,，Tenstorrent公司一躍成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。在兩年內(nèi),，該公司招募了一批頂尖工程師,，為數(shù)據(jù)中心級AI/ML解決方案和系統(tǒng)開發(fā)高性能RISC-V內(nèi)核。開發(fā)團(tuán)隊(duì)的成就包括全球首個(gè)8位RISC-V通用CPU內(nèi)核，以及可用于AI和HPC應(yīng)用的高性能系統(tǒng)硬件架構(gòu),。
對于為什么選擇開發(fā)RISC-V CPU,？Tenstorrent稱，X86和ARM都是由商業(yè)公司控制,，這限制了創(chuàng)新的步伐,。而RISC-V是一個(gè)開源ISA，因此使用它進(jìn)行創(chuàng)新更容易,、更快速,，尤其是在涉及新興和快速開發(fā)的AI解決方案時(shí)。
Tenstorrent目前有五種不同的RISC-V CPU核心IP——具有2/3/4/6/8位解碼,，用于其自己的處理器或許可給感興趣的其他公司,。
據(jù)悉，今年晚些時(shí)候,，Tenstorrent計(jì)劃推出其第一個(gè)獨(dú)立的CPU+ML解決方案,，結(jié)合了24個(gè)SiFive X280 RISC-V內(nèi)核和多個(gè)第三代Tensix內(nèi)核；明年,，Tenstorrent將發(fā)布其終極產(chǎn)品——名為Grendel的多小芯片解決方案,，該解決方案具有自己的Ascalon通用內(nèi)核，具有自己的RISC-V微架構(gòu),，具有八位解碼器以及用于ML工作負(fù)載的基于Tensix的小芯片,。
能看到，Tenstorrent有一個(gè)全面的路線圖,，包括基于RISC-V的高性能CPU小芯片和先進(jìn)的AI加速器小芯片,，它們有望為機(jī)器學(xué)習(xí)提供功能強(qiáng)大的解決方案。AI和HPC是有望實(shí)現(xiàn)爆炸式增長的主要大趨勢,，提供AI加速器和高性能CPU內(nèi)核似乎是一種非常靈活的商業(yè)模式,。
當(dāng)Jim Keller堅(jiān)定看好RISC-V，甚至為此而拋棄“硅谷游俠”的身份開始創(chuàng)業(yè),，這使得一些完全不看好RISC-V的公司,，也開始重新考慮這個(gè)指令集架構(gòu)的未來前景。
在去年的RISC-V峰會(huì)上,，隨著谷歌宣布Android支持RISC-V指令集,，RISC-V應(yīng)用場景正式從低功耗物聯(lián)網(wǎng)向更復(fù)雜的手機(jī)、服務(wù)器等應(yīng)用領(lǐng)域拓展,。
RISC-V芯片加速上車
除了在AI和數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的探索之外,，無論是在核心層面還是芯片層面，RISC-V都已經(jīng)有進(jìn)軍汽車領(lǐng)域的消息?，F(xiàn)階段,，部分國內(nèi)外企業(yè)正在瞄準(zhǔn)RISC-V在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用，加快推動(dòng)RISC-V上車。
2022年年初,，英特爾在CES 2022上推出了專為自動(dòng)駕駛打造的Mobileye EyeQ Ultra系統(tǒng)集成芯片,。值得一提的是，Mobileye EyeQ Ultra不包含任何X86內(nèi)核,，而是擁有12個(gè)RISC-V 內(nèi)核,、ARM GPU和DSP。
去年3月,，RISC-V芯片設(shè)計(jì)廠商SiFive宣布推出三款車規(guī)級內(nèi)核,，以滿足信息娛樂、駕駛艙,、互聯(lián)性,、ADAS和電氣化等當(dāng)前和未來應(yīng)用的關(guān)鍵需求。
提供領(lǐng)先的RISC-V處理器IP和高級處理器設(shè)計(jì)工具的Codasip也將汽車領(lǐng)域作為重要方向,，正在投入大量精力和資金,，以確保開發(fā)人員對RISC-V處理器IP的質(zhì)量充滿信心。
近幾年,，國內(nèi)助推RISC-V架構(gòu)上車的廠商也如雨后春筍般不斷涌現(xiàn),，為車用芯片市場帶來新的選擇。芯來科技的CPU IP產(chǎn)品在ASIL-B和ASIL-D車規(guī)功能安全上做了一些安全機(jī)制的實(shí)現(xiàn),，與產(chǎn)業(yè)鏈廠商一起打造車規(guī)級產(chǎn)品,；國內(nèi)MCU廠商愛普特也與阿里平頭哥進(jìn)一步達(dá)成深度合作，計(jì)劃推出RISC-V芯片系列產(chǎn)品,，主要面向的領(lǐng)域也包括車載領(lǐng)域,；凌思微電子基于RISC-V架構(gòu)和BLE5.0/1規(guī)范的車規(guī)級無線MCU系列產(chǎn)品，主要應(yīng)用于車身控制,、即時(shí)通信,、車載娛樂等方面。
芯來科技有限公司CEO彭劍英曾在接受采訪時(shí)表示,，RISC-V架構(gòu)是智能汽車“大腦”的最優(yōu)解之一,。當(dāng)前，國內(nèi)外企業(yè)在推動(dòng)RISC-V上車方面基本上處在同一起跑線,?；赗ISC-V架構(gòu)的開放性能夠大大增強(qiáng)各汽車芯片廠商的專有特性實(shí)現(xiàn)，豐富各種產(chǎn)品形態(tài),。
但RISC-V上車還面臨軟件生態(tài)的門檻，如果沒有完善的工具鏈,，健全軟件生態(tài),，基于RISC-V實(shí)現(xiàn)的芯片很難在具體應(yīng)用場景中發(fā)揮作用。目前各家RISC-V CPU IP廠商以及軟生態(tài)廠商都在積極投入車規(guī)級產(chǎn)品的軟硬一體化布局。盡管RISC-V架構(gòu)上車的周期可能會(huì)比較長,，也面臨著一些不容忽視的挑戰(zhàn),，但RISC-V上車仍然擁有光明的市場前景。
德勤預(yù)測,，預(yù)計(jì)到2025年,，基于RISC-V技術(shù)的芯片銷量在汽車領(lǐng)域的可服務(wù)市場有望達(dá)到29億個(gè)。
倪光南院士此前就明確表示,，在智能網(wǎng)聯(lián)汽車時(shí)代,，無數(shù)種場景的應(yīng)用紛紛涌現(xiàn)，人們將迎來“需求定義軟件,、軟件定義硬件”的時(shí)代,。而RISC-V能很好地滿足“需求定義軟件、軟件定義硬件”的時(shí)代需求,，是智能網(wǎng)聯(lián)車芯片的理想選擇,。
RISC-V架構(gòu)的Chiplet，迎來機(jī)遇
千篇一律的處理器架構(gòu)時(shí)代已經(jīng)一去不復(fù)返了,，因?yàn)槟柖傻姆啪徠仁构こ處焸冡槍μ囟I(lǐng)域的工作負(fù)載優(yōu)化他們的設(shè)計(jì),。
基于小芯片（Chiplet）的設(shè)計(jì)有望降低開發(fā)成本并加快上市時(shí)間，但Chiplet一直是大型芯片供應(yīng)商的專屬,。例如AMD在其臺(tái)式機(jī)PC和服務(wù)器處理器中都采用了小芯片,；英特爾和Marvell也發(fā)布了基于Chiplet的產(chǎn)品。然而,，幾乎所有此類設(shè)計(jì)都使用內(nèi)部專門設(shè)計(jì)的小芯片,，這種情況將Chiplet的采用限制在擁有設(shè)計(jì)完整處理器資源的公司。
如今行業(yè)正在構(gòu)建一個(gè)生態(tài)系統(tǒng),，旨在實(shí)現(xiàn)結(jié)合采用不同工藝節(jié)點(diǎn)的第三方小芯片的設(shè)計(jì),。與此同時(shí)，RISC-V正在通過其開源模型實(shí)現(xiàn)更大的CPU創(chuàng)新,。這一趨勢為RISC-V 小芯片供應(yīng)商創(chuàng)造了機(jī)會(huì),。
上面提到的Veyron V1就采用了類似AMD EPYC處理器那樣的Chiplet設(shè)計(jì)，允許客戶從Vnetana購買CPU,、IO模塊,，然后跟自己的加速器IP進(jìn)行集成，最后成為一個(gè)完整的芯片,，降低工程成本并縮短上市時(shí)間,。與之相比，Ventana選擇了開放且可擴(kuò)展的RISC-V指令集,，消除了許可障礙并促進(jìn)了開放式創(chuàng)新,。
然而,，基于Chiplet的設(shè)計(jì)民主化需要標(biāo)準(zhǔn)化裸片到裸片 (D2D) 互連，以便多個(gè)客戶可以集成第三方小芯片,。否則,，每個(gè)小芯片仍然是特定于客戶的，從而降低了分解設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢,。
對于Die to Die互連,，Ventana計(jì)劃同時(shí)支持Intel、AMD,、NVIDIA,、Arm等支持的BoW和UCIe標(biāo)準(zhǔn)。此外,，Ventana還從十幾個(gè)IP/chiplet 合作伙伴那里獲得了支持,，為基于小芯片的解決方案提供交鑰匙解決方案，以及強(qiáng)大的SDK,，包括固件,、BIOS、操作系統(tǒng),、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)參考應(yīng)用程序以及BMC,。
因此，Vnetana允許客戶從他那里購買其CPU,、I/O模塊,，可以跟客戶自己的加速器IP整合形成自己的芯片。Vnetana表示,，客戶選擇Ventana的CPU,、I/O模塊來設(shè)計(jì)自己的SoC可以縮短兩年的開發(fā)時(shí)間，并節(jié)省大量的研發(fā)費(fèi)用,。
一旦Ventana證明了其計(jì)算小芯片可以提供已知良好的裸片,，客戶只需購買或開發(fā)I/O集線器小芯片即可完成處理器設(shè)計(jì)。Chiplet方法降低了客戶的流片成本,，減少了非經(jīng)常性開支和驗(yàn)證工作,。許多I/O集線器功能都可以作為現(xiàn)成的IP使用，從而縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間,。
綜合來看,，無論是X86還是ARM架構(gòu)，都是在新興市場和新興應(yīng)用中成長起來的,。RISC-V也要找到突破口,，形成規(guī)模化應(yīng)用的示范效應(yīng),，再逐漸向更多的領(lǐng)域擴(kuò)展,，然后形成一個(gè)“滾雪球”似的生態(tài)循環(huán),。
回溯發(fā)展歷程，RISC-V在初步證明其商業(yè)化可用的路上發(fā)展速度非?？臁Ｔ贗oT市場站穩(wěn)腳跟后,，正在往更高性能,、更加縱深的方向去發(fā)展。
不難理解,，一個(gè)新架構(gòu)要深入到原有市場,，往往都是遵循“從低到高”滲透，比如IoT-智能機(jī)-PC-服務(wù)器這種路線,。
只不過RISC-V可能會(huì)略有區(qū)別,。有專家表示，由于C端用戶數(shù)量龐大,，對于軟件完備度要求很高,，因此需要體驗(yàn)足夠好才能實(shí)現(xiàn)。但服務(wù)器市場則由于應(yīng)用相對少,，相對會(huì)比C端更具進(jìn)入機(jī)會(huì)價(jià)值,，也更具可替代性。
其次,，由于服務(wù)器的相對軟件棧寬度要略窄一些,，解決幾個(gè)軟件問題就可以突破市場。因此,， RISC-V可能會(huì)更先滲透到服務(wù)器領(lǐng)域,，但能走多遠(yuǎn)很大程度上取決于生態(tài)里合作伙伴的能力和努力。
針對具體應(yīng)用領(lǐng)域采用RISC-V的時(shí)間點(diǎn),，平頭哥半導(dǎo)體副總裁孟建熠認(rèn)為,，整體趨勢是從簡單到復(fù)雜逐步鋪開，規(guī)模（中低端）和標(biāo)桿（高端）應(yīng)用對于RISC-V都很重要,。往上走是要證明RISC-V的能力,，往下走是為了迅速讓RISC-V真正用起來?！邦A(yù)計(jì)五年左右,，基本在各個(gè)領(lǐng)域都能看到RISC-V的落地。車規(guī)應(yīng)用在一到兩年的時(shí)間就會(huì)落地,，在數(shù)據(jù)中心上應(yīng)用的時(shí)間會(huì)稍微晚一點(diǎn),。”
RISC-V仍需直面挑戰(zhàn)
如果說穩(wěn)定性是RISC-V的安身之本,，開放性是RISC-V的生命力,，那么,，向高性能領(lǐng)域邁進(jìn)就是RISC-V的競爭力所在。
在高性能計(jì)算領(lǐng)域,，RISC-V具備兩大優(yōu)勢：首先,，RISC-V設(shè)計(jì)了多種用于任務(wù)加速的指令集擴(kuò)展，可以實(shí)現(xiàn)向量計(jì)算,、加解密等任務(wù)的加速,，有較高的計(jì)算性能；其次,，RISC-V簡潔的特性,，可以降低芯片的功耗，提升效能,。
但我們也必須承認(rèn),，X86、ARM架構(gòu)在數(shù)十年的積淀之后,，在各自優(yōu)勢領(lǐng)域的布局已相當(dāng)成熟,，且難度大、門檻高,，RISC-V要在移動(dòng)CPU和高性能CPU市場和ARM,、X86競爭，無異于“虎口奪食”,，還有很長的路要走,。這是RISC-V作為后來者避無可避的現(xiàn)狀。
在RISC-V拓展高性能市場的過程中,，平頭哥半導(dǎo)體副總裁孟建熠此前在接受筆者采訪時(shí)表示：“數(shù)據(jù)中心肯定是RISC-V接下來非常重要的一個(gè)方向，RISC-V基金會(huì)目前也正在把數(shù)據(jù)中心作為一個(gè)很重要的方向在推進(jìn),。但要往高性能發(fā)展，處理器首先本身要在性能上有突破,，需要投入大量的研發(fā)精力和資金投入,；其次，往高性能走,，處理器的穩(wěn)定性也非常重要。上層軟件棧越厚,，軟件與硬件的協(xié)同優(yōu)化就越困難,，必須要求足夠的硬件穩(wěn)定性來適配更復(fù)雜的應(yīng)用場景,。”
而對于RISC-V向高性能領(lǐng)域發(fā)展在軟件上的挑戰(zhàn),，中國科學(xué)院軟件研究所總工程師武延軍指出,，目前有很多核心的基礎(chǔ)軟件還沒有很好的跑在RISC-V平臺(tái)上,。這里可能會(huì)有指令集規(guī)范還不成熟的問題,，但更多的是這些基礎(chǔ)軟件包之前都是在X86和ARM上面去跑,，從維護(hù)者,、社區(qū)的角度,，還沒有把RISC-V當(dāng)成Tier-1或者First-Class-Citizen度去對待,。這里面有理念問題,，有投入問題,，也有商業(yè)利益回報(bào)問題,。
雖然芯片和應(yīng)用層面已經(jīng)在逐步推進(jìn)，但真正要向“高地”發(fā)起沖鋒,，RISC-V在工具鏈,、生態(tài)層面要做的功課遠(yuǎn)超ARM,。
基礎(chǔ)軟件的意義是避免生態(tài)碎片化，避免大家在同樣的指令集架構(gòu)下還去重復(fù)“造輪子”,。因此在一些基礎(chǔ)的編譯工具鏈、操作系統(tǒng),，比如GCC/LLVM,，Linux等,，希望整個(gè)行業(yè)能夠合力去共同打造，而不是說每個(gè)RISC-V處理器廠家都要自己做一套,，這其實(shí)是一個(gè)很大的浪費(fèi),。
另外,，無論是X86、ARM,，還是早期市場上的MIPS,、PowerPC等芯片架構(gòu),，決定競爭成敗的都不僅是產(chǎn)品性能本身,，還包括是否具有豐富的上層應(yīng)用,，以及高效的軟硬協(xié)同。
生態(tài),，依舊是RISC-V未來發(fā)展過程中繞不開的重要挑戰(zhàn),。
對于RISC-V未來的生態(tài)發(fā)展趨勢,，無論是IoT市場的規(guī)模化應(yīng)用,，還是高性能領(lǐng)域的未來潛力，RISC-V這個(gè)新興架構(gòu)吸引著全球眾多參與者積極投入,。國內(nèi)外各大科技公司正大力布局RISC-V架構(gòu),，通過這款開源、精簡的架構(gòu)平臺(tái),，設(shè)計(jì)出所需的芯片產(chǎn)品，或者通過RISC-V延伸出其它的生態(tài)系統(tǒng),。不管是軟件還是硬件,，RISC-V的適配能力正逐步擴(kuò)大,。
展望未來，RISC-V與ARM和X86將會(huì)在競爭過程中逐漸找到適合自己的定位,，不斷融合、互相借鑒,、長期共存，形成“三分天下”的局面,，在各自擅長的領(lǐng)域發(fā)揮優(yōu)勢,。