第五代精簡指令集架構(gòu)(RISC-V)是否能夠取代業(yè)界知名的Arm架構(gòu)和x86架構(gòu)，這是一個備受關(guān)注的問題。盡管關(guān)于Arm與RISC-V的討論異常熱烈，但開放標準所帶來的優(yōu)勢是不容忽視的。那么，RISC-V在市場上能否迅速占據(jù)主導地位，其速度又將如何？這是值得我們探討的問題。F8pesmc

RISC-V有望重塑芯片領(lǐng)域

當前，RISC-V的發(fā)展勢頭十分迅猛。如果能夠保持目前的發(fā)展速度，RISC-V有望在未來超越x86和Arm這些傳統(tǒng)的專有指令集架構(gòu)。一些位于行業(yè)前沿的公司已經(jīng)率先開始采用這一新興的指令集架構(gòu)(ISA)F8pesmc

例如，英偉達的圖形處理單元(GPU)根據(jù)其復雜程度，可能包含多達40個內(nèi)部開發(fā)的定制RISC-V核心來進行管理。自2015年開始，英偉達從專有微控制器轉(zhuǎn)向使用RISC-V，這一轉(zhuǎn)型恰好是在開放標準指令集架構(gòu)推出五年之后。同樣，谷歌、高通和三星等業(yè)界巨頭也紛紛采取了類似的策略。F8pesmc

在過去幾十年中，專有指令集架構(gòu)的發(fā)展可能制約了技術(shù)創(chuàng)新的步伐。RISC-V的一個顯著優(yōu)勢在于，它促進了協(xié)作性解決方案的發(fā)展，并激勵了性價比高的實驗，這一過程又進一步加速了技術(shù)創(chuàng)新。企業(yè)因此不再受限于專有芯片設(shè)計公司產(chǎn)品路線圖的緩慢更新。F8pesmc

這一變革將對全球芯片制造能力和供應鏈造成深遠的影響。以歐盟為例，根據(jù)歐洲戰(zhàn)略與政策分析系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)，歐盟在全球芯片市場收入中的份額已從20世紀90年代的約20%下降至2020年代的不到10%。F8pesmc

為什么RISC-V的發(fā)展勢頭如此迅猛？

實際上，RISC-V指令集架構(gòu)展現(xiàn)出了對抗市場波動的潛力。近年來，全球范圍內(nèi)的供應鏈中斷令半導體行業(yè)面臨巨大挑戰(zhàn)，同時，市場領(lǐng)導者之間的貿(mào)易緊張關(guān)系也在持續(xù)加劇。例如，在2024年12月，中國加強了對美國出口鎵、銻和鍺等關(guān)鍵材料的管制。面對這樣的形勢，美國政府和企業(yè)開始重新考慮對專有芯片設(shè)計的過度依賴問題。F8pesmc

芯片及其相關(guān)組件的需求正在以前所未有的速度快速增長，然而供應能力卻難以跟上這一步伐。各國在實現(xiàn)芯片自給自足方面仍有漫長的道路需要跋涉。5G技術(shù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的普及，以及嵌入式系統(tǒng)在多個領(lǐng)域的廣泛應用，都充分證明了這一點。F8pesmc

在芯片生產(chǎn)領(lǐng)域，目前歐盟沒有任何一個國家能夠完全實現(xiàn)自給自足。地理上的分工專業(yè)化、開發(fā)流程的復雜性，以及長期的相互依賴關(guān)系，都增加了芯片制造的難度。采用RISC-V這樣的開放式標準架構(gòu)，有助于減少先進半導體技術(shù)受到貿(mào)易限制的可能性。F8pesmc

現(xiàn)代高性能系統(tǒng)級芯片(SoC)架構(gòu)面臨著管理眾多功能和資源的挑戰(zhàn)。在計算復雜度不斷提升、芯片尺寸持續(xù)縮小的趨勢下，系統(tǒng)的獨立性和適應性變得至關(guān)重要。F8pesmc

電子系統(tǒng)的復雜性導致其成本居高不下。例如，生產(chǎn)一塊印刷電路板就需要經(jīng)歷超過150個復雜的步驟。這些情況表明，像RISC-V這樣的低成本且靈活的解決方案顯得尤為必要。隨著微型化趨勢的不斷深入，設(shè)計師、工程師和開發(fā)人員迫切需要更廣闊的設(shè)計空間和更高的靈活性。F8pesmc

Arm與RISC-V架構(gòu)的優(yōu)劣勢對比

關(guān)于Arm與RISC-V的討論涉及多個層面。雖然多種因素共同作用于這些架構(gòu)的整體性能，但每種架構(gòu)都有其最適合的幾類主要應用場景。F8pesmc

·Arm

長期以來，專有技術(shù)往往意味著高昂的許可費用，Arm架構(gòu)擁有集中的技術(shù)和客戶支持網(wǎng)絡，企業(yè)可以通過Arm獲得支持和責任保險。F8pesmc

鑒于Arm已有幾十年歷史，它已經(jīng)占據(jù)了較大的市場份額。Arm構(gòu)建了一個完善的開發(fā)工具、處理器和供應商生態(tài)系統(tǒng)，這便于企業(yè)選擇性價比高的供應商和合作伙伴。F8pesmc

·RISC-V

基于這類開放標準，企業(yè)能夠設(shè)計和使用定制處理器，而無需支付高額的許可費用，也不會受到地域管轄的限制。除此之外，企業(yè)針對特定應用場景，還能修改指令集架構(gòu)的擴展，以此獲得更大的控制力和兼容性。F8pesmc

Arm無法提供如此高水平的定制服務，所以RISC-V的優(yōu)勢一目了然。另外，由于RISC-V國際協(xié)會設(shè)立在瑞士，市場主導國家無法對哪些國家參與制定和發(fā)布標準施加限制或控制。F8pesmc

當然，RISC-V的短板在于它的“新”。雖然越來越多的供應商開始接納RISC-V的生態(tài)系統(tǒng)，但能夠為此提供全方位支持的供應商卻為數(shù)不多。因此，在未來相當長一段時間內(nèi)，供應商依賴問題可能會是不容忽視的挑戰(zhàn)。F8pesmc

哪種架構(gòu)將主導芯片領(lǐng)域？

雖然Arm在市場份額上領(lǐng)先，但目前的趨勢顯示，RISC-V的出貨量在未來幾年有望實現(xiàn)指數(shù)級增長。F8pesmc

·引領(lǐng)潮流

RISC-V提供了更高的計算密度，對于那些追求小型化的公司而言，能夠從更微小的芯片中獲取相同的性能，無疑具有極大的吸引力。F8pesmc

·供應商參與度

預計2022年至2027年期間，RISC-V技術(shù)的市場收入將實現(xiàn)33.1%的復合年增長率。有利潤的地方，就會有供應商。F8pesmc

隨著越來越多的供應商投身于支持RISC-V設(shè)計，更多的定制化和兼容性規(guī)范將被融入到非RISC-V產(chǎn)品之中。如果廣泛采用RISC-V的速度有所放緩，企業(yè)便可將原本用于支付許可費用的資金，轉(zhuǎn)而投入到公司內(nèi)部的研發(fā)工作中。F8pesmc

·性能

在原始性能方面，Arm可能始終領(lǐng)先于RISC-V。但是，RISC-V處理器的性能提升正在積極進行中。在這個領(lǐng)域，這種開放標準架構(gòu)有潛力迅速追趕上甚至超越其競爭對手。F8pesmc

Arm與RISC-V的競爭格局將日益顯現(xiàn)

鑒于RISC-V問世僅有十余年，無論是私營企業(yè)還是公共機構(gòu)，都有足夠的時間來權(quán)衡其風險與收益。隨著RISC-V采用率的不斷提升，這一架構(gòu)將展現(xiàn)出顛覆性的影響力。最有可能受到其影響的領(lǐng)域，涵蓋了汽車、航空航天、醫(yī)療保健，以及消費電子等行業(yè)。F8pesmc

SHD集團預測，到2030年，RISC-V的知識產(chǎn)權(quán)收益將飆升至16億美元，相較于2023年的1.56億美元，增長顯著。在2023年至2030年間，其年復合增長率有望達到39.5%。密切關(guān)注這些數(shù)據(jù)的私營企業(yè)(包括行業(yè)巨頭)正在投資這種架構(gòu)。F8pesmc

各國政府也在效仿。歐盟已承諾投入2.7億歐元，用于基于RISC-V硬件和軟件構(gòu)建芯片。歐盟的目標是實現(xiàn)技術(shù)獨立，使其支離破碎的半導體產(chǎn)業(yè)自給自足。這些資金將用于識別用例、移植代碼和開發(fā)生態(tài)系統(tǒng)。F8pesmc

各國政府也紛紛效仿。歐盟已承諾撥出2.7億歐元，致力于基于RISC-V硬件和軟件打造芯片。歐盟的目標是追求技術(shù)自主，助其半導體產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)自給自足。這筆資金將用于識別應用案例、移植代碼和開發(fā)生態(tài)系統(tǒng)。F8pesmc

與此同時，也有研究者開始探討RISC-V與x86及Arm架構(gòu)的兼容性問題，并對此提出了“開放標準設(shè)計是否能夠與長期占據(jù)市場的商業(yè)架構(gòu)相匹敵”的疑問。例如，Nordic Semiconductor便將Arm處理器與RISC-V協(xié)處理器相結(jié)合，以此優(yōu)化特定工作負載的性能表現(xiàn)。F8pesmc

Nordic Semiconductor甚至牽頭博世(Bosch)、高通(Qualcomm)、恩智浦(NXP)和英飛凌(Infineon)等行業(yè)巨頭共同開發(fā)RISC-V生態(tài)系統(tǒng)。這些業(yè)界巨擘聯(lián)合成立了Quintauris GmbH公司，致力于通過開發(fā)下一代硬件來推動全球應用的發(fā)展。F8pesmc

RISC-V和Arm架構(gòu)的未來

RISC-V的定制性、擴展性和成本效益特點，使其成為Arm的有力競爭者。一旦供應商轉(zhuǎn)移并建立起生態(tài)系統(tǒng)，企業(yè)便有了轉(zhuǎn)型的充分理由。這或許會推動芯片行業(yè)步入一個創(chuàng)新與低成本實驗設(shè)計的新時代。F8pesmc

本文翻譯自國際電子商情姊妹平臺EETimes Europe，原文標題：Arm vs. RISC-V in 2025: Which Architecture Will Lead the Way?F8pesmc