RISC-V 推上輿論的風(fēng)口浪尖RISC-V開源之路能否實(shí)現(xiàn)

RISC-V推上輿論的風(fēng)口浪尖，RISC-V開源之路能否實(shí)現(xiàn)？一則新聞把RISC-V再次推上了輿論的風(fēng)口浪尖，那就是，為了不受到美國禁令的影響，RISC-V計(jì)劃將總部遷到中立國家瑞士，從而更自由地繼續(xù)走開源之路。自美國發(fā)出貿(mào)易禁令以來，產(chǎn)業(yè)界就一直擔(dān)心美國會(huì)限制中國用戶使用RISC-V，從而讓其開源性大打折扣，RISC-V的這一決策也證實(shí)這一點(diǎn)。RISC-V在冥冥之中似乎注定會(huì)走開源路線。2010年，美國加州大學(xué)伯克利分校的EECS部門要設(shè)計(jì)一款CPU，然而他們放眼望去，全球CPU主流架構(gòu)只有英特爾的X86和軟銀的Arm，更讓他們絕望的是，X86架構(gòu)的授權(quán)卡得很死，除了AMD和威盛，幾乎沒有誰還能打動(dòng)英特爾的心；再看ARM的指令集授權(quán)非常之貴，貴到他們購買無望，最后他們決心從零開始設(shè)計(jì)一套全新的指令集，隨后他們4個(gè)人用3個(gè)月完成了RISC-V指令集的開發(fā)。其實(shí)定義一套指令集并不難，最難的是如何圍繞這一指令集構(gòu)建一套成熟的軟硬件生態(tài)系統(tǒng)。我們能夠看到，不管是數(shù)據(jù)中心、物聯(lián)網(wǎng)，還是汽車、AI應(yīng)用，英特爾每次推出一款新產(chǎn)品都會(huì)拉上合作伙伴一起建設(shè)生態(tài)系統(tǒng)，參考英特爾CPU產(chǎn)品的成功經(jīng)驗(yàn)不難發(fā)現(xiàn)，生態(tài)系統(tǒng)直接決定著一款芯片的命運(yùn)，只有搭建好生態(tài)系統(tǒng)，芯片才會(huì)用起來，出貨量才能上去。為了讓RISC-V指令集快速得到完善，初始團(tuán)隊(duì)選擇了將其開源，希望通過全球工程師的力量快速RISC-V的發(fā)展。搭載上中國發(fā)展集成電路的快車道有人認(rèn)為是開源的決策讓RISC-V名聲大噪，筆者覺得這不是主要原因，其實(shí)除了Linux，英特爾還打造了多種開源軟件，尤其是在移動(dòng)市場，甚至物聯(lián)網(wǎng)市場，取得一席之地，然而以后的產(chǎn)品再也沒能創(chuàng)造Linux的輝煌。從前幾年半導(dǎo)體市場的多起收購和合并案能夠看出來，芯片在美國已經(jīng)不是一個(gè)賺錢的朝陽產(chǎn)業(yè)，相反已經(jīng)走向下行期。而芯片的主要應(yīng)用市場是在中國，2018年中國的集成電路產(chǎn)品進(jìn)口金額超過了3000億美金。中國政府也早就看到了這一進(jìn)口量背后的隱患，所以幾年前政府就開始大力推進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，給政策、給錢，希望別在關(guān)鍵時(shí)刻被卡住了。這一推進(jìn)總體來看還是非常有效的，近幾年國內(nèi)公司研發(fā)芯片的熱情高漲，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年國內(nèi)芯片設(shè)計(jì)公司數(shù)量達(dá)到1600多家，今年這一數(shù)字增長到1700多家，而這些創(chuàng)業(yè)公司才是RISC-V的主體用戶。尤其是RISC-V是開源架構(gòu)，創(chuàng)業(yè)公司可以用很少的成本研發(fā)芯片，研發(fā)成功以后，如果順利拿到投資，企業(yè)存活的幾率會(huì)就大大提高。在去年10月，中國RISC-V產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立，目的是集聚和整合國內(nèi)RISC-V創(chuàng)新力量，助推RISC-V產(chǎn)業(yè)生態(tài)的建設(shè)，提升中國企業(yè)在RISC-V指令集創(chuàng)新、標(biāo)準(zhǔn)制定中的影響力。從RISC-V發(fā)展的時(shí)間節(jié)點(diǎn)來看，和中國的集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展步調(diào)保持了一致，也是中國的集成電路熱將RISC-V推上了發(fā)展的快車道。再看ARM的授權(quán)模式，客戶如果要采用ARM的芯片設(shè)計(jì)方案，需要先支付一筆可能高達(dá)上百萬美金的許可費(fèi)才可以開始研發(fā)，芯片投產(chǎn)后再按照芯片出貨量繳納授權(quán)費(fèi)。對(duì)于高通、ST、海思這樣的大公司來說這筆許可費(fèi)或許不算什么，但是對(duì)于中小創(chuàng)業(yè)公司來說這是一個(gè)很高的門檻，很多人都會(huì)止步于這筆許可費(fèi)?？赡苁瞧扔赗ISC-V帶來的壓力，現(xiàn)在ARM已經(jīng)降低了許可費(fèi)，但是不少用戶還是更愿意選擇RISC-V，其開源免費(fèi)策略吸引了不少用戶的加入，這對(duì)RISC-V的生態(tài)建設(shè)起到了推動(dòng)作用。RISC-VorArm？用戶在兩大陣營間徘徊從架構(gòu)本身來看，ARM和RISC-V都是基于RISC原理開發(fā)的，兩者的區(qū)別在于，ARM的標(biāo)準(zhǔn)授權(quán)方式是，用戶只能根據(jù)自身需求調(diào)整產(chǎn)品頻率和功耗，不可以更改原有設(shè)計(jì)，以至于ARM架構(gòu)文檔冗長，指令數(shù)目非常復(fù)雜；而RISC-V的指令數(shù)目少，自由定制，操作方便，架構(gòu)文檔頁數(shù)僅有200多頁。因此，業(yè)界更看好RISC-V在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用。如今，華為、高通、谷歌、三星、英偉達(dá)、NXP等100多家科技公司已經(jīng)加入RISC-V陣營，再加上國內(nèi)的芯片設(shè)計(jì)公司，這一陣營更加龐大，到目前為止，國內(nèi)已經(jīng)有多家公司推出了基于RISC-V架構(gòu)的芯片，我們可以先看一下：2018年9月，華米科技發(fā)布了人工智能芯片“黃山1號(hào)”，主要用于可穿戴領(lǐng)域，該芯片采用了RISC-V開源指令集，集成了AI神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊。通過內(nèi)置HeartRate、ECGEngine、ECGEnginePro、Arrhythmias四大驅(qū)動(dòng)引擎，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析身體各項(xiàng)指標(biāo)。2018年11月，睿思芯科推出基于RISC-V的64位可編程終端AI芯片Pygmy，主頻高達(dá)600MHz，基于RV64G指令集，支持雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算，主控CPU動(dòng)態(tài)功耗僅為10mW；對(duì)比ARM的同級(jí)別芯片，能耗下降85%，面積減少80%，相當(dāng)于用一般的32位處理器的面積和功耗就實(shí)現(xiàn)了64位處理器的性能；2019年8月，兆易創(chuàng)新基于RISC-V的Bumblebee內(nèi)核推出了GD32V系列通用MCUGD32VF103，相比兆易創(chuàng)新GD32的Arm內(nèi)核產(chǎn)品，性能提升15%；2019年9月，阿里平頭哥基于RISC-V架構(gòu)發(fā)布了玄鐵910，采用12nm工藝，16核，主頻能跑到2.5GHZ，單位性能7.1Coremark/MHz；但是很多公司也在左右為難，采用RISC-V怕得罪ARM，后面在授權(quán)上被限制；如果只基于ARM開發(fā)產(chǎn)品，RISC-V發(fā)展勢(shì)頭很猛，一旦RISC-V成為主流，公司就錯(cuò)失了市場機(jī)會(huì)，所以很多公司選擇了“兩條腿走路”，一邊觀察一邊研發(fā)基于RISC-V的產(chǎn)品。IP供應(yīng)商來了，RISC-V是否還真的開源？雖然RISC-V是開源架構(gòu)，但是已經(jīng)有IP供應(yīng)商開始加入進(jìn)來，比如，晶心科技、芯來科技。其中，晶心科技成立于2005年，目前主要圍繞低功耗高性能的CPU進(jìn)行開發(fā)，除了CPUIP之外，還提供平臺(tái)外圍IP、軟硬件開發(fā)工具、生態(tài)系統(tǒng)等一整套方案。去年4月，晶心科技推出了第一代基于RISC-V架構(gòu)的AndeStarV5，這是晶心第五代指令集架構(gòu)，支持64位處理器以及RISC-V指令集架構(gòu)。芯來科技成立于2018年，致力于研發(fā)基于RISC-V指令架構(gòu)的處理器內(nèi)核IP，現(xiàn)在已經(jīng)推出NucleiN200系列商用低功耗處理器內(nèi)核IP，以及二級(jí)管線超低功耗處理器核等產(chǎn)品。兆易創(chuàng)新GD32系列MCU的IP就是與芯來科技一起打造的。雖然RISC-V以開源免費(fèi)著稱，但是現(xiàn)在IP供應(yīng)商也陸續(xù)加入進(jìn)來，所提供的IP產(chǎn)品必然是部分開源，是否會(huì)給開發(fā)者設(shè)計(jì)帶來局限性？晶心科技總經(jīng)理林正明表示，“RISC-V指令集是完全開源的，內(nèi)核部分由各家公司決定，開源分成三類協(xié)議：免費(fèi)、可授權(quán)、封閉。這三種都可以稱為開源，但是每一種都必須遵循BSD協(xié)議。軟件本身有自己的游戲規(guī)則，在商業(yè)上需要有價(jià)值，需要獲利。但是RISC-V作為一個(gè)風(fēng)潮，在學(xué)術(shù)界支持力度很大，而且RISC-V對(duì)學(xué)術(shù)和研究的支持是免費(fèi)?！焙芏喙驹赗ISC-V架構(gòu)上持嘗試的態(tài)度，晶心科技是把90%的資源投入到RISC-V的研發(fā)上。林正明對(duì)與非網(wǎng)記者表示，我們?cè)贑PU、IP領(lǐng)域有十四年的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，并對(duì)RISC-V做了深入分析，從長期來看，它帶給我們的好處大于沖擊。晶心科技現(xiàn)在已經(jīng)有100家授權(quán)客戶，一半涉及AI應(yīng)用。他也坦言，IP行業(yè)大家都可以做，但是IP開發(fā)很難，客戶會(huì)擇優(yōu)選擇，所以很多IP公司準(zhǔn)備轉(zhuǎn)向芯片設(shè)計(jì)。其實(shí)國內(nèi)的芯片設(shè)計(jì)市場競爭也非常激烈，現(xiàn)有的1700多家芯片設(shè)計(jì)公司未來一定面臨淘汰，類比美國的芯片產(chǎn)業(yè)格局不難預(yù)測(cè)，能夠勝出的也不過幾十家，甚至十幾家。但是筆者認(rèn)為，只