過去一年內(nèi)，RISC-V正從過去“不值一提的小生態(tài)“快速演進到“具備高性能、多操作系統(tǒng)移植能力的全棧復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)”。mMIesmc

根據(jù)Counterpoint Research的預(yù)測，到2025年，采用RISC-V架構(gòu)的芯片數(shù)量將增長至800億顆，并占據(jù)全球14%的CPU市場、28%的IoT市場、12%的工業(yè)市場和10%的汽車市場。mMIesmc

高速成長的秘密

其實，在RISC-V出現(xiàn)之前，歷史上出現(xiàn)過多種指令集架構(gòu)，比如DEC(PDP-11、VAX、Alpha)、英特爾(i960、i860、Itanium)、IBM 360、MIPS、SPARC、Arm等等，各自命運跌宕起伏，一些開放架構(gòu)在熱鬧了一陣之后又趨于沉寂，甚至是消亡。反觀RISC-V架構(gòu)，距離其在加州大學(xué)伯克利分校的實驗室誕生僅僅過去12年，RISC-V處理器在IoT領(lǐng)域的應(yīng)用規(guī)模就超過了100億顆，并有望在未來2-3年內(nèi)超越傳統(tǒng)架構(gòu)。mMIesmc

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發(fā)言人從左至右依次為：RISC-V國際基金會CEO Calista Redmond女士、中國科學(xué)院軟件研究所副所長武延軍、北京開源芯片研究院首席科學(xué)家包云崗mMIesmc

RISC-V國際基金會CEO Calista Redmond女士表示，在過去的50多年里，盡管有多個不同的指令集架構(gòu)出現(xiàn)過，但只有X86和Arm這兩種指令集架構(gòu)站穩(wěn)了腳跟，根本原因就是它們在工作負載、規(guī)模以及縱向整合能力方面表現(xiàn)突出。mMIesmc

在她看來，一個指令集架構(gòu)是否能夠變得成熟豐富，首先取決于生態(tài)的建立，要形成一個完整的硬件和軟件生態(tài)系統(tǒng)，能夠吸引更多的合作伙伴和客戶參與其中；其次是商業(yè)模式的問題，即如何建立可持續(xù)的商業(yè)模式，為參與者提供經(jīng)濟利益和增長空間；最后是指令集架構(gòu)本身的問題，包括架構(gòu)的靈活性、性能、功耗等要素。mMIesmc

“在當前的指令集架構(gòu)中，開放和合作變得尤為重要”，Calista Redmond特別強調(diào)稱，所謂“開放”，指的是允許任何人自由使用、修改和定制，使得設(shè)計者和開發(fā)者能夠擁有更大的自由度，避免深度捆綁帶來的局限性；而“合作”則是指令集架構(gòu)與不同的合作伙伴和客戶之間的合作關(guān)系，通過各方合作，共同推動指令集架構(gòu)的發(fā)展，建立一個更加完善的生態(tài)系統(tǒng)。mMIesmc

“一種架構(gòu)被多方所擁抱、采納，歷來是以波浪式的方式所進行的。”Calista Redmond指出，在這樣的洶涌澎湃的浪潮中，有愿意做“第一個吃螃蟹”的公司，有“等待者”，也有“后來者”，但對于多數(shù)公司來說，被客戶推動是最大因素，比如客戶提出的授權(quán)條款、兼容性等要求，能夠帶來最大的影響力，也是他們選擇新架構(gòu)的驅(qū)動因素。mMIesmc

比如一些小型企業(yè)、新興初創(chuàng)企業(yè)因為此前沒有其他指令集架構(gòu)的負累，更容易擁抱新的架構(gòu)帶來新的機會，為自己帶來“綠地”項目；大型跨國公司雖然在現(xiàn)有架構(gòu)里有很大的投資，但他們又想通過RISC-V為自己現(xiàn)有的競爭力方面增添“翅膀”。所以，不同的利益相關(guān)方投資驅(qū)動力是有所不同的。mMIesmc

開源硬件的五種商業(yè)模式

不論是X86還是Arm，他們的成功絕不是僅僅只因為技術(shù)。所以，如果RISC-V想成為下一個在這個領(lǐng)域獲得成功的巨頭，就一定不能照搬X86和Arm的商業(yè)模式。北京開源芯片研究院首席科學(xué)家包云崗認為今后RISC-V大致存在以下五種商業(yè)模式：mMIesmc

1. 復(fù)制傳統(tǒng)的Arm模式，創(chuàng)業(yè)公司有機會成立RISC-V IP公司，提供自研的IP核或Chiplet。
2. 針對服務(wù)器、自動駕駛等高價值、高性能領(lǐng)域，通過自研處理器核、Chiplet和SoC，省去Arm IP核高昂的授權(quán)費，并且可自由定制和擴展。
3. 面向某類特定的應(yīng)用場景。比如中科藍訊推出的RISC-V TWS耳機芯片，一年有將近10億的出貨量，營收超過十幾億，就是很典型的代表。這是由于RISC-V允許靈活定制和擴展，初創(chuàng)企業(yè)可以自研或基于開源RISC-V處理器核開發(fā)專用芯片。
4. 類似于TI的方式，做平臺型企業(yè)。由于RISC-V允許企業(yè)靈活定制，因此有機會參考TI模式創(chuàng)建一個平臺型公司，為中小用戶提供“一站式芯片設(shè)計服務(wù)”，滿足面向千億量級IoT場景的成千上萬種定制芯片需求。
5. 復(fù)制開源軟件領(lǐng)域的商業(yè)模式，典型代表就是Linux+RedHat模式，即基于開源主線提供高質(zhì)量的商業(yè)發(fā)行版，供下游企業(yè)使用，但目前還沒出現(xiàn)這種模式。

從目前的市場格局來看，多數(shù)初創(chuàng)企業(yè)都屬于前三種商業(yè)模式，基本上是對現(xiàn)有Arm方案的替換，商業(yè)模式比較清晰，可以復(fù)用現(xiàn)有的芯片開發(fā)工具。相應(yīng)地，這幾種模式的競爭也會更激烈。而模式四、五還是一片藍海，相對競爭少，存在很大的顛覆性技術(shù)變革的機會，若在一些技術(shù)上實現(xiàn)突破，可能會對整個芯片設(shè)計產(chǎn)業(yè)帶來顛覆性影響，但會有更大的風(fēng)險和更多的不確定性。mMIesmc

包云崗表示，過去國內(nèi)芯片公司可以直接選擇臺積電和Arm提供的“快餐”，在其上直接簡單改動就可以快速實現(xiàn)芯片設(shè)計，并沒有花很多的心思做研發(fā)。但其實芯片架構(gòu)和工藝制程之間的結(jié)合，還是有非常多的空間可以挖掘。mMIesmc

生態(tài)，永遠的第一生產(chǎn)力

盡管RISC-V目前已經(jīng)建立了一個龐大的全球社區(qū)，吸引了眾多開發(fā)者和廠商參與其中，會員單位接近4000家。然而，與一些傳統(tǒng)的架構(gòu)相比，RISC-V仍需要進一步豐富工具鏈、操作系統(tǒng)、編譯器、模擬器等軟件支持，并擴大硬件設(shè)備和組件的生態(tài)系統(tǒng)。 mMIesmc

中國科學(xué)院軟件研究所副所長武延軍表示，早期的RISC-V應(yīng)用主要還是集中在以微控制器為代表的嵌入式領(lǐng)域，生態(tài)規(guī)模不大，甚至可以說“不存在生態(tài)”。隨著處理器能力的不斷升級，應(yīng)用越來越豐富，大量軟件可以運行在RISC-V硬件上，才真正顯現(xiàn)出生態(tài)的影響力。mMIesmc

包云崗則談到了RISC-V在自動駕駛和大模型運算中扮演的角色。“這是兩種非常典型的高性能應(yīng)用場景，通過提供高性能的RISC-V架構(gòu)，有助于我們在更多領(lǐng)域創(chuàng)造新的架構(gòu)，從而提高計算效率。“他說。mMIesmc

例如，自動駕駛芯片不僅需要具備AI加速能力，還需要通用高性能CPU支持，這種組合才能滿足包括自動駕駛系統(tǒng)在內(nèi)的復(fù)雜應(yīng)用場景需求；而在大模型運算中，由于數(shù)據(jù)量遠大于單個算力卡的存儲容量，因此需要在CPU和算力卡之間進行大量的數(shù)據(jù)遷移，這其實對計算性能也有很大的影響。高性能處理器如果具備更好的I/O加速能力、數(shù)據(jù)搬移能力，就可以加速這類大模型訓(xùn)練的場景。mMIesmc

接下來，如果能將RISC-V單元和AI加速器集成到一顆芯片中，不再需要通過PCIe總線進行長距離的數(shù)據(jù)遷移，帶寬還可以得到數(shù)量級的提升，這又將為行業(yè)帶來許多創(chuàng)新機會。 mMIesmc

在談及工具鏈話題時，武延軍以中國科學(xué)院正在開發(fā)的RISC-V原生操作系統(tǒng)為例，認為相比廠商自己提供的私有工具鏈，由行業(yè)共同打造的公共工具鏈，對RISC-V來說是更為適合的一種方式。目前，在全球的開源軟件生態(tài)方面，工具鏈的參與方越來越多，功能越來越完善，包括Google的Android開源版本AOSP、OpenEuler等，都已將RISC-V作為官方支持的指令集標準規(guī)范。不久前，國際知名開源社區(qū)Debian首次把RISC-V作為Tier-1級的指令集標準規(guī)范來支持。 mMIesmc

“這可能是以前看不到的景象，但在過去一年多時間，我們陸續(xù)看到了，很多知名開源社區(qū)、開源操作系統(tǒng)發(fā)行版都在支持RISC-V。RISC-V在軟件生態(tài)建設(shè)的路上，以后會越來越快。”武延軍表示，“中國科學(xué)院軟件研究所希望能把基礎(chǔ)軟件做成RISC-V的‘數(shù)字公共品’，持續(xù)打造RISC-V基礎(chǔ)軟件生態(tài)。”mMIesmc

邁向高性能之路

“RISC-V目前還處于蓬勃發(fā)展的階段，處于爆發(fā)的前夜。相較前幾年的純技術(shù)探索，現(xiàn)在RISC-V的發(fā)展已經(jīng)變得越來越清晰，并且跑出了不同的賽道。“平頭哥生態(tài)副總裁楊靜認為，未來5年，IoT、AI、通信、自動駕駛，乃至高性能計算及數(shù)據(jù)中心/云計算領(lǐng)域，都可能成為RISC-V最熱門的應(yīng)用場景。mMIesmc

比如北美已經(jīng)開始探索數(shù)據(jù)中心的RISC-V落地；在歐洲，有公司在探索RISC-V與超算的結(jié)合；在亞洲，RISC-V也在落地車載等領(lǐng)域。同時，隨著端側(cè)視頻視覺處理能力和功耗優(yōu)化能力的提升，數(shù)據(jù)中心虛擬化、安全、可拓展性和應(yīng)用優(yōu)化的加強，RISC-V也正成為AI時代的原生架構(gòu)，為成為一云多芯基礎(chǔ)設(shè)施底座，做好了準備。mMIesmc

國內(nèi)方面，平頭哥憑借玄鐵RISC-V高性能全棧技術(shù)，在安卓商業(yè)化應(yīng)用、視頻視覺、數(shù)據(jù)中心、大屏交互等場景率先廣泛落地。首次發(fā)布的自研RISC-V AI平臺，通過軟硬件深度協(xié)同，較經(jīng)典方案提升超8成性能，支持運行170余個主流AI模型，推動RISC-V進入高性能AI應(yīng)用時代。mMIesmc

基于Dubhe-90、Dubhe-80以及賽昉科技自主研發(fā)的片上一致性互聯(lián)IP——昉·星鏈-500（StarLink-500），賽昉科技重磅發(fā)布首個國產(chǎn)高性能RISC-V多核子系統(tǒng)IP平臺，這也是全球首款RISC-V大小核處理器子系統(tǒng)解決方案，填補了RISC-V領(lǐng)域相應(yīng)市場的空白。mMIesmc

由深度數(shù)智推出的第一批RISC-V筆記本電腦ROMA成功交付客戶，意味著全球首次實現(xiàn)RISC-V技術(shù)在筆記本電腦領(lǐng)域的商業(yè)落地！本次交付的ROMA筆記本電腦預(yù)裝多種語言支持的OpenKylin，內(nèi)置辦公軟件、瀏覽器等，可滿足基本的辦公需求。mMIesmc

操作系統(tǒng)是所有應(yīng)用開發(fā)的底座。在操作系統(tǒng)的適配上，目前RISC-V已經(jīng)實現(xiàn)了對于Android、Linux、龍蜥、OpenKylin、酷開WebOS的適配，也為開發(fā)者準備好了Debian、Ubuntu這樣的操作系統(tǒng)，讓開發(fā)者熟悉RISC-V硬件，打磨軟件能力，開拓應(yīng)用可能性。mMIesmc

不過，落地高端應(yīng)用的關(guān)鍵，仍在于軟件生態(tài)支持力度、發(fā)展閉環(huán)是否良性可持續(xù)、以及是否經(jīng)過大規(guī)模市場的檢驗。mMIesmc

正如奕斯偉計算高級副總裁、首席技術(shù)官何寧指出的，要切實推動RISC-V的產(chǎn)業(yè)化落地，有三點必須引起重視：一是RISC-V內(nèi)核性能要強，具備迅速轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品的競爭力；二是要做出“具備行業(yè)影響力的產(chǎn)品”，它的落地和起到的示范效應(yīng)，一定強于一些已經(jīng)殺成一片紅海的產(chǎn)品；三是要實現(xiàn)生態(tài)的規(guī)?；茝V，遵循一個原則，即“凡是能采用RISC-V架構(gòu)的都采用”，從而實現(xiàn)多顆芯片同時落地。mMIesmc

“中國市場強，強就強在應(yīng)用遍地開花，各個場景都有可能性，很多生態(tài)限制最終會得到突破，我們對最終的落地充滿信心。”何寧說。mMIesmc

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在將于2023年11月2-3日舉辦的國際集成電路展覽會暨研討會( IIC Shenzhen)期間，主辦方還將同期舉辦EDA/IP IC設(shè)計論壇。屆時，來自國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的頭部大廠將與現(xiàn)場觀眾一起分享包括RISC-V在內(nèi)的最新的技術(shù)發(fā)展成果，歡迎點擊報名參會。mMIesmc