Arm和AMD“熄火”后，高通大力投入的RISC-V 能否給華為托底？

對于想要破局的國內科技公司來(lái)說(shuō)，積極發(fā)揮對這一架構的影響，依托市場(chǎng)走勢去做深入改進(jìn)以使其找到自己獨有的應用方向，或是更加需要考慮的事。

繼Arm、AMD與華為相繼終止合作的消息之后，高通最近宣布加大投入RISC-V，這一連串的事件免不了又讓大家回過(guò)頭去看看RISC-V，這個(gè)火了很久的技術(shù)架構成長(cháng)得怎么樣了。

對于這項“網(wǎng)紅”技術(shù)，很多人認為它是能夠對Arm構成威脅，甚至是在未來(lái)替代Arm架構的唯一一項技術(shù)。但在替代性這一話(huà)題上，業(yè)內人爭論頗多。比較客觀(guān)的評價(jià)是，終端公司的產(chǎn)品需求涵蓋很多方面，有些用Arm比較合適，但是也有很多方面用RISC-V很合適。言下之意，Arm和RISC-V之間雖可以相互“替代”，它們在技術(shù)及應用上還是有著(zhù)顯著(zhù)不同的優(yōu)勢差異。

因剛剛成長(cháng)起來(lái)，RISC-V基金會(huì )成員曾公開(kāi)表示，他們的初衷就是希望RISC-V能夠始終像一張白紙，任由技術(shù)人員在其上創(chuàng )新發(fā)揮，而不要成長(cháng)為任何公司或者細分領(lǐng)域的特定架構工具。但市場(chǎng)對它的反應卻已經(jīng)反映出事實(shí)遠非如此簡(jiǎn)單——Arm對其有所“忌憚”，它的出現又被認為是國內處理器產(chǎn)業(yè)的一次難得機遇。顯然，市場(chǎng)與戰略層面的發(fā)展已經(jīng)把這項技術(shù)推進(jìn)了“漩渦”之中。

在當下，長(cháng)期受芯片制造商、工具供應商、學(xué)術(shù)界和代工廠(chǎng)的支持與關(guān)注，RISC-V已經(jīng)于無(wú)形中影響到了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與布局。因此，熱衷于RISC-V技術(shù)的中國科技公司們應當在建設架構生態(tài)上履行怎樣的責任，這也是更加值得去考慮的事情。

立足物聯(lián)網(wǎng)芯片，RISC-V架構遍地開(kāi)花

首先，我們來(lái)看一下對技術(shù)發(fā)展影響最為深遠的因素：市場(chǎng)。從場(chǎng)景角度去看，目前在國內最常見(jiàn)到RISC-V架構的領(lǐng)域中，物聯(lián)網(wǎng)芯片居多。

阿里旗下的平頭哥半導體就是這一架構的最大支持者之一。去年9月，在云棲大會(huì )上，阿里宣布成立平頭哥半導體之際，就直言其將首先面向物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域做平臺產(chǎn)品及IP授權業(yè)務(wù)。不到一年，在平頭哥已經(jīng)布局的產(chǎn)品線(xiàn)中，包括基于不同流水研發(fā)而出的CK902、CK905等一系列產(chǎn)品，還有應用在不同方向CK802、CK805等系列產(chǎn)品，其都是采用最新開(kāi)源架構RISC-V，這為國內物聯(lián)網(wǎng)平臺的建設奠定了一定的基調。

除了平頭哥，華米科技基于RISC-V開(kāi)發(fā)的號稱(chēng)全球智能穿戴領(lǐng)域第一顆人工智能芯片——黃山1號也被業(yè)內認為是一個(gè)將RISC-V應用在人工智能與物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的關(guān)鍵案例，其應用在可穿戴設備上可實(shí)現對本地端心率、心電等心臟問(wèn)題進(jìn)行24小時(shí)低功耗實(shí)時(shí)監測分析，性能表現也是十分理想。

此外，還有包括樂(lè )鑫、芯來(lái)科技、核芯互聯(lián)等物聯(lián)網(wǎng)芯片領(lǐng)域的初創(chuàng )公司都已有相關(guān)項目在推進(jìn)和落實(shí)中，雖尚未形成大勢，國內RISC-V架構發(fā)展總體上呈現一片欣欣向榮。

去年九月份，為了進(jìn)一步促進(jìn)整個(gè)RISC-V生態(tài)的建設，除了上述公司，芯原控股、上海賽昉科技（SiFive China）、北京君正、兆易創(chuàng )新、致象爾微電子、時(shí)芯電子、紫光展銳、地平線(xiàn)、晶晨半導體、華大半導體、格易電子、上海高性能集成電路設計中心、上海集成電路行業(yè)協(xié)會(huì )、上海物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)協(xié)會(huì )等單位一起發(fā)起的中國RISC-V產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟宣布正式成立。隨后，上海市政府更是通過(guò)政策上的直接支持來(lái)推動(dòng)這一技術(shù)的發(fā)展。

星星之火，可以燎原。無(wú)論是產(chǎn)業(yè)界的極力推動(dòng)，還是政策上的各項利好，RISC-V架構都已經(jīng)發(fā)展成為不可忽視的一項技術(shù)。

為什么RISC-V會(huì )首先在國內爆發(fā)？

正如上文所描述的，國外除了SiFive在基于RISC-V架構做商業(yè)化處理器核心IP外，很少有公司如中國科技公司們這般熱情高漲，國際巨頭們大部分對此還處于觀(guān)望態(tài)度，因此甚至對中國科技公司在RISC-V生態(tài)建設上的極大興趣感到有些意外。

不同于占據主流市場(chǎng)的Arm與x86架構，RISC-V是一個(gè)全新的指令集架構，其由美國加州大學(xué)伯克利分校的EECS部門(mén)的計算機科學(xué)部門(mén)的Krste Asanovic教授、Andrew Waterman和Yunsup Lee等開(kāi)發(fā)人員開(kāi)發(fā)。它并非國家意志的產(chǎn)物，僅僅是加州大學(xué)伯克利分校的一項課題研究產(chǎn)物。

在2010年，伯克利研究團隊要設計一款CPU，然而當時(shí)英特爾對x86的授權卡的很死，Arm的指令集授權又非常貴，且MIPS還沒(méi)被Imagination收購，SPARC還沒(méi)有被甲骨文放棄，IBM也還沒(méi)有搞Open Power。這樣一來(lái)，伯克利研究團隊的選擇僅限于DEC那個(gè)已經(jīng)銷(xiāo)聲匿跡的Alhpa、惠普自己都放棄了的PA-RISC，以及連英特爾都推不動(dòng)的安騰。在四面楚歌的情形之下，伯克利研究團隊魄力十足，直接花了三個(gè)月從零開(kāi)始設計一套全新的指令集，并最終選擇了開(kāi)源。

出乎大家意料的是，這一架構一開(kāi)源后就受到了廣泛的關(guān)注和認可，其設計的簡(jiǎn)潔和架構的先進(jìn)性得到諸多科技公司站隊。不久之后，RISC-V吸引了中國科技企業(yè)的目光，尤其是在國內半導體行業(yè)處在高速發(fā)展和迫切需要先進(jìn)技術(shù)的歷史發(fā)展環(huán)境之中，它因此得到了產(chǎn)業(yè)界有力的推動(dòng)。因此僅僅幾年，RISC-V就發(fā)展為業(yè)內不容忽視的一顆“新星”。

在過(guò)去，國內科技公司普遍采用的是非常老的8051內核或主流的Arm內核。但前者沒(méi)有標準，用戶(hù)體驗差；后者的授權費十分高昂。性能、授權費這些問(wèn)題束縛了整個(gè)行業(yè)的爆發(fā)，有需求有市場(chǎng)卻沒(méi)有一款可以替代Arm或者x86的技術(shù)選擇，RISC-V的出現就顯得剛剛好。

不難理解，除了自主設計要求，上億元人民幣的授權費雖對華為這樣的大公司并不算什么，但對創(chuàng )業(yè)公司來(lái)說(shuō)，這不是一筆小的數目。而今，國內市場(chǎng)卻是創(chuàng )業(yè)公司居多，因此大力發(fā)展和盡可能使用RISC-V成為諸多科技初創(chuàng )公司的共識。而隨著(zhù)全球半導體產(chǎn)業(yè)向國內的轉移，整個(gè)行業(yè)的蓬勃發(fā)展對國內半導體產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節的自主性要求愈發(fā)之高，因此RISC-V與現在中國的芯片市場(chǎng)發(fā)展碰撞出火花也在情理之中。

改變計算平臺芯片的設計生態(tài)

當然，能夠吸引整個(gè)市場(chǎng)的關(guān)注，類(lèi)似于彼時(shí)的Arm架構和x86架構，RISC-V本身在技術(shù)上的特點(diǎn)一定是能夠解決新興行業(yè)衍生的需求。

因隨著(zhù)人工智能與物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，類(lèi)似于x86架構在服務(wù)器市場(chǎng)面臨的諸多無(wú)力感，在移動(dòng)端市場(chǎng)中，Arm架構也開(kāi)始展現出自己的明顯局限性，如它無(wú)法靈活應對現在各類(lèi)終端的需求。而作為剛剛誕生的架構，RISC-V的設計就可以彌補這一點(diǎn)，因此它也常常被業(yè)內認為是未來(lái)打破整個(gè)市場(chǎng)格局的核心利器。

其實(shí)，RISC-V一出生就并不平凡。據悉，伯克利創(chuàng )業(yè)團隊在設計RISC-V時(shí)就希望這款架構能夠滿(mǎn)足從微控處理器到超級計算機等各種復雜程度的處理器需求，支持從FPGA、ASIC乃至未來(lái)器件等多種實(shí)現方式，同時(shí)能夠高效地實(shí)現各種微結構，支持大量定制與加速功能，并與現有軟件及編程語(yǔ)言良好適配。

簡(jiǎn)言之，就是兼具Arm與x86等架構的功能。

從性能上來(lái)看，相比Intel x86和Arm架構，RISC-V的優(yōu)勢明顯：架構的篇幅很短，不用背負向后兼容的歷史包袱；模塊化的靈活設計，可根據特定應用場(chǎng)景對指令集進(jìn)行裁剪或修改；支持可擴展定制指令；硬件設計與編譯器實(shí)現起來(lái)非常簡(jiǎn)單。

（來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )）

不得不說(shuō)，RISC-V是一種很靈活的架構，因為它可以根據不同的市場(chǎng)類(lèi)型，開(kāi)發(fā)出不同的芯片，這格外適合現在的物聯(lián)網(wǎng)和人工智能芯片發(fā)展的需求。而這一優(yōu)點(diǎn)也是包括x86與Arm在內的市面上所有架構所不具備的。

以Arm的架構為例，Arm的架構分為A、R和M三個(gè)系列，分別針對于A(yíng)pplication（應用操作系統）、Real-Time（實(shí)時(shí)）和Embedded（嵌入式）三個(gè)領(lǐng)域，彼此之間并不兼容。但是模塊化的RISC-V架構能夠使得用戶(hù)能夠靈活選擇不同的模塊組合，以滿(mǎn)足不同的應用場(chǎng)景，可以說(shuō)是“老少咸宜”。譬如針對于小面積低功耗嵌入式場(chǎng)景，用戶(hù)可以選擇RV32IC組合的指令集，僅使用Machine Mode（機器模式）；而高性能應用操作系統場(chǎng)景則可以選擇如RV32IMFDC的指令集，使用Machine Mode（機器模式）與User Mode（用戶(hù)模式）兩種模式。而他們共同的部分則可以相互兼容。

在市面上，Arm，MIPS，Synopsys（ARC）和Cadence（Tensilica）已成功推廣了自己的ISA，以及一整套工具和軟件，但他們不鼓勵開(kāi)放擴展這些架構。而RISC-V的設計是為了進(jìn)行擴展，這無(wú)疑會(huì )集聚產(chǎn)業(yè)力量，同時(shí)也改變了各領(lǐng)域計算平臺芯片的設計生態(tài)。

由“技術(shù)選擇”轉向“行業(yè)翹楚”，尤難

目前，在國內市場(chǎng)的大力推動(dòng)和帶動(dòng)下，臺灣地區也在2019年3月正式成立臺灣RISC-V 產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，由臺灣物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)協(xié)會(huì )（TwIoTA）理事長(cháng)黃崇仁主力推動(dòng)。

同時(shí)，也有越來(lái)越多科技企業(yè)加入這一陣營(yíng)，RISC-V基金會(huì )已經(jīng)有包括IBM、NXP、西部數據、英偉達、高通、三星、谷歌、特斯拉、華為、中天微、阿里、中科院計算所等國內外150多家企業(yè)與科研機構。

不過(guò)盡管有市場(chǎng)的驅動(dòng)，現在尚不能說(shuō)RISC-V就一定前途無(wú)量。市場(chǎng)的長(cháng)期投入與技術(shù)本身的潛力關(guān)系密切，因此整個(gè)國內市場(chǎng)對這項技術(shù)的信心依賴(lài)RISC-V自身的發(fā)展，而這里面國內科技公司參與者的努力不可忽視。

但RISC-V需要走的路遠比我們想象的要艱難，且不說(shuō)整個(gè)生態(tài)上的不完善，對基于該技術(shù)拓寬后的驗證，如何解決設計異構系統時(shí)面臨的軟件挑戰，如何模擬和調試系統，如何解決其應用到端-邊緣-云中的安全隱患和管理等都是擺在面前的問(wèn)題。

因此目前整體的情形是科技巨頭還在觀(guān)望，真正宣布基于RISC-V指令集開(kāi)發(fā)IP核的企業(yè)仍是鳳毛麟角。而且RISC-V完全開(kāi)源，允許商業(yè)公司私自添加指令很容易導致RISC-V碎片化。這樣一來(lái)，無(wú)法統一的生態(tài)就會(huì )導致高通、華為開(kāi)發(fā)出的RISC-V處理器雖都屬于RISC-V，但卻不能跑同樣一套軟件的窘境。

正如當時(shí)x86與Arm能夠一舉拿下市場(chǎng)，資源的集聚有利于形成生態(tài)，這是毋庸置疑的。如果無(wú)法解決這個(gè)問(wèn)題，恐怕RISC-V很難成長(cháng)到能與x86和Arm爭雄的水平。

從移動(dòng)端中來(lái)，向何處去？

對于RISC-V，在華為事件的影響下，業(yè)內多認為它是替代Arm的最佳選擇，但也有諸多技術(shù)愛(ài)好者表示希望它最終會(huì )找到自己的位置。

重新設計一套架構對技術(shù)研發(fā)人員來(lái)說(shuō)并非一件難事，三個(gè)月開(kāi)發(fā)出RISC-V就是證明。但考慮到RISC-V在國內外的影響力等因素，其實(shí)從更加開(kāi)放的角度來(lái)看，國內工程師完全吃透RISC-V并用好這一工具，同樣也是抬頭向前，促進(jìn)整個(gè)技術(shù)生態(tài)發(fā)展的適宜之舉。

沒(méi)有任何事物是完美的，同樣，Arm和RISC-V都會(huì )有其局限性。而國內廠(chǎng)商的大力發(fā)展最終會(huì )把RISC-V帶向何方，也確實(shí)難以預測。

未來(lái)，對于A(yíng)rm來(lái)說(shuō)，即便RISC-V能夠成長(cháng)到與之勢均力敵，最壞的情況不過(guò)是盡可能開(kāi)源，以鉗制RISC-V對市場(chǎng)的滲透。因此，對于想要破局的國內科技公司來(lái)說(shuō)，積極發(fā)揮對這一架構的影響，依托市場(chǎng)走勢去做深入改進(jìn)以使其找到自己獨有的應用方向，或許是應有的發(fā)展之路。

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