RISC-V不愿仅做配角

来源：安博app下载发布时间：2024-01-27 04:36:04 浏览量：1

在CPU领域被视为三分天下有其一的RISC-V架构，正沿着“农村包围城市”的AIoT路线一路攻城略地。这样的发展速度，无论是对于X86还是Arm，都是当年从未有过的光景，近来业界一系列事件所释放的信号又体现出RISC-V向高端冲锋的势头。

RISC-V如何迎来自己的星辰大海？进军高端能不能成功？对决X86和Arm赢点在哪？集微网采访行业人士，分析RISC-V挺进高端背后的逻辑、机遇与挑战。

不得不说，RISC-V开源模式改变了传统的封闭性X86和授权模式的Arm模式，为半导体业带来经营模式和架构创新的新机会。由于RISC-V的指令集小巧精悍，诸多企业将AIoT市场视为RISC-V的着力方向，以定制化来开疆拓土。

经过多年的“浇灌”，RISC-V这颗种子可说已在AIoT领域打开局面，发展的速度已远超过经x86/Arm当年的扩张速度，并催生了一场硬件生态的变革。

行业人士总结了三条RISC-V作为指令集的成功标志：最新工艺的 SoC 量产、有软件支持的里程碑、支持杀手级应用或核心市场25%的份额，任意一个达标便是成功。指令集的发展，是“长坡滚雪球”，要有核心，即保持演进，与时俱进。当然还要这个“坡”够长够大，才有后期的如雪山压顶之势，拿到容量够大的核心市场。

一些具象的数字或可见其如虹气势：不仅于2015年成立的RISC-V基金会吸引了大量厂商加盟，包括高通、英伟达、NXP、三星、Microsemi、美光、华为海思、联发科、谷歌、IBM、西数等，而且2021年基金会公司成员数量与创建之时的36家企业相比已增长了50多倍。

仅以国内RISC-V领域影响力和市场占有率最大的玄铁RISC-V系列处理器IP为例，平头哥生态负责人、高级总监杨静介绍，目前已覆盖从低功耗到高性能的各类场景，支持AliOS、FreeRTOS、RT-Thread、Linux、Android等操作系统，并已成功应用于MCU、工业控制、智能家电、智能电网、汽车电子等领域，在百余款芯片中得到了应用，并以每年50%的授权数增长。

从市场的量级来看，截至2021年12月，全球产出的RISC-V核累计超过20亿颗，近100款不同门类及型号的RISC-V芯片得到了广泛应用。RISC-V在其诞生第11年创下的数据远超x86、Arm等“同侪”出现后的同期数据。据Semico Research的预测，预计到2025年，采用RISC-V架构的芯片数量将增至624亿颗。

而聚焦于RISC-V本身的技术发展、软硬件融合、系统软件丰富、生态繁荣等层面，也依然是当下与未来RISC-V阵营的发展重点。

虽然看上去是可喜的进阶，但索绕于RISC-V阵营的质疑也一直不断，首当其冲的是将阵线集结于AIoT或非长久之计，需要有更高的野望来展现RISC-V的能力上限。

“无论是IoT芯片或MCU等设计，其实壁垒不高，而且Arm阵营很容易进行降维打击，如前两年Arm推行M0、M3架构免费或降价等举措，因这一部分营收对Arm来说无关痛痒，只要觉得有必要，随便什么时间都能再发起新一轮攻击。”RISC-V行业资深人士肖劲（化名）指出，“RISC-V应向高端进军并占据一席之地，才能有望扩大战果锁定胜局。”

提及高端，要从四个维度来定义。肖劲表示，一是IP层面，至少可对标Arm Cortex-A55及以上等级的，目前市场上的RISC-V CPU IP性能大多处于对标Arm的M系列、R系列及入门级的A系列范围。二是软件，至少能支撑OS或Linux或相应的应用程序；三是应用层面，应在服务器、PC、5G及边缘网络、存储、无人驾驶等领域斩获市场；四是工艺应在28nm及以下。

如果从传统的楚河汉界来划分，Arm在移动电子设备市场称雄，x86则在服务器和PC市场称霸，但目前Arm阵营全力向服务器和PC市场发起冲锋，着力破解生态的壁垒，格局也在悄然生变。

对此肖劲认为，对于RISC-V来说，一方面由于国际环境的复杂性和不确定性，包括CPU在内的芯片行业竞争已超越单纯的商业竞争。考虑到x86、Arm架构所蕴含的风险，RISC-V或在中国迎来更快的发展。尽管目前RISC-V在技术和生态层面与x86、Arm差距较大，但长久来看，将成为架构主流。另一方面，拓展高端应用领域如数据中心等，Arm不可能采取类似IoT的策略，因这对其营收影响巨大。

要关注的是，英特尔近日不仅宣称开放x86，更高调加入RISC-V阵营。肖劲分析，Arm架构阵营厂商很难转去英特尔代工，毕竟期间有长时间的对决，而且台积电等厂商已在针对Arm做了大量和长期Physical的Library以及库的优化，已做得非常出色，而英特尔相对还较欠缺。此举应是想拉拢基于RISC-V开发芯片的厂商，促进其未来的代工业务发展。当然，此举也会促进促进国内企业加大RISC-V的开发与应用。

杨静则更谨慎认为，有更多的公司加入RISC-V阵营，充分说明了RISC-V架构的发展的潜在能力，这对于繁荣RISC-V产业生态大有裨益。但英特尔IFS能否具备对RISC-V核的优质支持，是否能达到极致功耗、性能、面积（PPA），牵引市场生产出更低成本的RISC-V芯片，仍需时间来考量。

近年来行业中发生的一系列“大事件”似乎正在为RISC-V向高端进阶按下快进键。

无论是去年MIPS公司宣称放弃自研架构而押注RISC-V；英特尔宣布开放基于7nm的SiFive IP代工业务；作为市场为数不多经大规模验证的高性能RISC-V处理器IP，平头哥开源了包括玄铁C910在内的4款RISC-V IP，以及基于玄铁的多操作系统全栈软件及工具；Imagination推出了RISC-V CPU IP ——Catapult 系列为异构计算铺路；还是今年初英特尔宣布加入RISC-V国际基金会并“直升”高级会员，将基于其代工服务平台加强RISC-V的生态建设和商用进程；国内StarFive近日重磅发布64位高端芯片VIC7100主攻视觉和图像处理，并发布单板计算机开源硬件Beagle（星光），下半年计划面向PC领域投产基于12nm的CPU；君正、全志、联发科等设计厂商也在全力主攻高端RISC-V芯片开发。

特别是在玄铁C910开源之后，无疑进一步助推了开发者实现开源EDA协同，创新硬件架构，丰富软件应用生态。而随着RISC-V架构在国内市场上逐步获得更多认可，杨静提到，平头哥计划推出新的玄铁RISC-V处理器IP，针对市场上尚未较好满足的需求提出解决方案，视觉、AI等领域的痛点有望解决。平头哥也在推进RISC-V高性能芯片的研发，相信它会成为RISC-V领域的又一个里程碑。

这一系列变局背后或直指两大核心动因：看好RISC-V，发力高端。毕竟，RISC-V要与x86、Arm真正三分天下，不在高端领域突破将永远只能是配角。

以高端的四个维度来衡量，显然RISC-V进军高端领域还有大量的工作要做，毕竟RISC-V的发展一定要通过IP—先驱芯片—开发板—生态发展—大量芯片的过程。而随着StarFive、全志等高端芯片的陆续“上市”，RISC-V高端芯片的元年也将随之开启。

肖劲提及，在IP层面，目前国内可能只有SiFive、平头哥玄铁等少数几家可提供，虽然芯片和应用层面已经在逐步推进，但真正要向“高地”发起冲锋，RISC-V在工具链、生态层面要做的功课远超Arm。

“基于RISC-V的核和芯片还是不够丰富，不足以满足市场的多层次需求；软硬件融合深度不够，特别是软件开发工具链仍有很大提升空间；软件生态也难言健全等等。” 杨静也直指问题的核心。

这亦是RISC-V作为后来者避无可避的现状，x86、Arm架构在数十年的积淀之后，在各自优势领域的布局已相当成熟，且难度大、门槛高，RISC-V要在移动CPU和高性能CPU市场和Arm、x86竞争，无异于“虎口夺食”，还有非常长的路要走。

首当其冲的是，生态可谓RISC-V阵营向高端挺进不得不力补的“必修课”。

肖劲指出：“RISC-V在高端领域的生态差距仍然巨大。从软件生态来讲，基础的操作系统等还需要匹配，因操作系统对于指令集能否成功起着关键作用。接着是内部各种各样的库要去优化，更进一步是PC或者服务器有一些专门的应用程序要做移植等等，这都要花很长的时间去做适配。”

“国内生态中的软件公司，比较着眼于未来可期的前景才会大力投入与支持，如欧拉、DateOS、新麒麟、Linux等。之前RISC-V因没有高端的硬件载体，因而软件生态难以发展。而某些RISC-V入门级的高端芯片面世之后，虽然与最终PC要求有些差距，但基本上已能够上做一些入门级的工作如移植工作等，而优化工作则要等未来有适当性能的芯片才能推进。”肖劲进一步解释说。

而目前的推进工作也在步步为营。肖劲乐观介绍，这些工作已在部署推进中，如在服务器领域所需的网络卸载加速、Library、SPDK存储等等，在这一情况下软件和硬件将同步向前。一些软件或生态厂商会等到芯片发展到一定阶段再投入，但还有一些软件厂商会先行拿入门级芯片来适配，以便后续能够更快移植。

在这方面平头哥已胸有丘壑。杨静详细说，今年在研发技术侧，平头哥将持续完善已开源的玄铁RISC-V处理器、系列工具及系统软件，方便更多公司能快速研发出符合需求的RISC-V芯片，持续降低芯片设计的门槛，节约时间和成本。

诚然，围绕着不同的软件系生态，单打独斗是难以持久的。肖劲认为，需联合IP厂商、设计厂商和科研院所以及产业联盟合力，开发通用的库来支撑，而这是一项长期的工作。

集微咨询总经理韩晓敏也判断，在IoT领域RISC-V还要进一步夯实，才能在高端如服务器端领域有所突破，因高端应用各方面的要求会更高，尤其是生态层面，在这一方面RISC-V还有较长的一段路要走。

“RISC-V具备成为高端性能架构的潜能，但RISC-V架构仍处于快速地发展的初期，RISC-V生态建设成为关键之一。技术、产品、软硬件协同创新，有更多公司、机构的参与，才能把创新成本降得更低，RISC-V架构才能完善，从而走得更远。”杨静也进一步谈到，“平头哥也将加大RISC-V生态建设力度。玄铁系列处理器已得到市场的有效验证，我们会联合合作伙伴一起打造样板，让业界看到RISC-V架构真正的价值和潜力；同时也会为加入RISC-V阵营的合作伙伴提供全面的服务支持，帮他们更好地开发设计芯片，持续推动更多的厂商认可RISC-V并逐步采用这一架构，共同繁荣RISC-V生态。”

毕竟，Arm CPU进军x86固有优势领域PC与服务器也有十多年了，最近几年才呈现出破局之势。

北京半导体行业协会副秘书长朱晶借此道出了自己的观点，一个新的硬件架构或者技术路线，都需要有好的上层开发环境和生态，以及大企业的支持和帮助迭代升级，尤其是开源技术。Linux的好示范说明了即使是对成本不敏感、而追求高可靠性高稳定性的服务器市场也是欢迎开源的。但Linux在服务器端制胜的重要的条件是Java的极度友好和IBM的强力扶持，目前还没看到RISC-V具备这两大帮手。

看来RISC-V在高端“起势”仍需要长时间的锤炼。业界有一个著名的言论：“预测未来最好的方法，就是把它创造出来”。是的，RISC-V的高端之路亦唯是如此。因为知名机构的预测已然“激进”：投资机构ARK Invest预测，到2030年Arm和RISC-V有几率会成为新的处理器标准，在云业务领域取代英特尔x86架构，Arm+RISC-V的组合将占据服务器市场占有率的71％。

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