“小鮮肉”可能要“挑大梁”

李佳師

貝爾定律認(rèn)為，每隔10-15年運算平臺會發(fā)生一次重大演進，運算芯片的系統(tǒng)架構(gòu)會隨著應(yīng)用市場廈商業(yè)模式的變化而發(fā)生一次重大變革。就像PC時代是英特爾和微軟聯(lián)合構(gòu)建了Imel+Microsoft生態(tài).而在智能手機時代是ARM+iOS/Andmid生態(tài)一樣，在物聯(lián)網(wǎng)時代也將有新的組合出來。從高通、英特爾、西部數(shù)據(jù)等半導(dǎo)體公司高度關(guān)注，到相關(guān)產(chǎn)品相繼落地。RISC-V正在成為全球半導(dǎo)體界不客忽視的“小鮮肉”，而且大有未來“挑大粱”的趨勢。

物聯(lián)網(wǎng)時代“挑大梁”者？

KISC-V是一種開源的指令集架構(gòu)。中國軟件行業(yè)協(xié)會嵌入式系統(tǒng)分會副理事長何小慶介紹，

RISC-V不是一款CPU產(chǎn)品。一個CPU支持的指令和指令的字節(jié)級編碼，就是CPU的指令集（JSA）。ISA在CPU軟件和CPU硬件設(shè)計者之間，提供了一個抽象層（接口）。不同的CPU家族。例如Intel X86、IBM/Freeale PowerPC和ARM，都有不同的ISA。RISC-V是其中唯一的開源ISA，它起源于加州伯克利大學(xué).采用開源BSD license，任何企業(yè)、大學(xué)和個人都可以遵循RISC-V架構(gòu)設(shè)計CPU，現(xiàn)在全球已有幾十個開源版本RISC-V CPU核。

一個指令集架構(gòu)有多重要？當(dāng)指令集與構(gòu)建計算生態(tài)密切相關(guān)，其地位就顯得至關(guān)重要了。芯謀首席分析師顧文軍在接受記者采訪時表示，其實設(shè)計一個指令集架構(gòu)不難，真正難在生態(tài)建設(shè)。而生態(tài)建設(shè)中最昂貴的成本是教育成本（即人們普遍的熟悉程度），以及接受成本（即人們愿意投入的時間）.而這兩個成本昂貴到無法用金錢造就和購買。這也就是多年來無論是國內(nèi)還是國外，都存在過一些私有指令集架構(gòu).但始終停留在小眾市場而無法被廣泛接受成為主流指令集架構(gòu)的原因。RISC-V是一套徹底開放的指夸集架構(gòu)，由于其開放性和先進性，生態(tài)發(fā)展速度驚人，社區(qū)生機勃勃.解決了生態(tài)建設(shè)中的核心問題。因此，使用RISC-V架構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)繁榮的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

英特爾公司前全球副總裁、PdSC-V基金套中國顧問委員套主席方之熙在接受《中國電子報》記者采訪時曾表示：“做芯片不僅僅要解決技術(shù)問題。更要解決商業(yè)上的問題?！笔聦嵣?，英特爾在PC芯片和服務(wù)器芯片市場上獲得的成功，不僅僅體現(xiàn)在技術(shù)上。更體現(xiàn)在生態(tài)和商業(yè)上。

CPU之爭其實是生態(tài)之爭。方之熙進一步表示，大家都知道摩爾定律，但知道貝爾定律的人相對較少。貝爾定律指出：系統(tǒng)架構(gòu)（CPU+OS）決定運算平臺，運算平臺決定應(yīng)用軟件生態(tài)，伴隨半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用市場增長的需求，每隔10-15年運算平臺會發(fā)生一次重大演進。運算芯片的系統(tǒng)架構(gòu)會隨著應(yīng)用市場及商業(yè)模式的變化而發(fā)生一次重大變革，伴隨其新的編程平臺、網(wǎng)絡(luò)接口、用戶界面，套帶來新的用戶體驗和新的商業(yè)機會。就像PC時代是英特爾和微軟聯(lián)合構(gòu)建了（hltel+Microsoft）生態(tài)，而在智能手機時代是ARM+iOS/Android生態(tài)一樣.在物聯(lián)網(wǎng)時代也將有新的組合應(yīng)運而生。

如果按照方之熙所言的貝爾定律，每一個計算架構(gòu)最多只能“各領(lǐng)風(fēng)騷”10-15年，那么移動時代從2010年前后算起，似乎巔峰期已過，手機市場增速放緩已經(jīng)釋放出信號，那么未來誰會是物聯(lián)網(wǎng)時代的“挑大粱者”呢？

RISC-V或許是下一個計算生態(tài)的“Mr Right”，RISC-V顯示出諸多優(yōu)異性。何小慶表示，RISC-V有三大好處.其一也是最大的優(yōu)勢就是開源和免費。免費意味著RISC-V可以幫助開發(fā)者低成本完成CPU設(shè)計，如果最終量產(chǎn)，就免去面對版稅的糾紛。其二是簡單。基礎(chǔ)指令集只有40多條，短小精悍的架構(gòu)和模塊化指令集讓使用RISC-V技術(shù)的芯片設(shè)計者.可以開發(fā)出很簡單的RISC-V CPU。該CFU功耗可以很小，代碼密度也比較低。其三是靈活。RISC-V架構(gòu)通過預(yù)留大量的編碼空間和4條用戶指令，可以幫助用戶擴展指令集。這個特性在AIoT和信息安奎市場備受關(guān)注。

RISC-V發(fā)展越來越好，不僅僅是因為業(yè)界的大公司大都加入了其基金會，還有越來越多的國家包括美國DARPA、以色列國家創(chuàng)新局（Israel Innovadon Authority）都選擇基于KISC-V研制作為全國企業(yè)服務(wù)的處理平臺，這幾年印度政府資助的處理器項目不斷向RISC-V靠攏.越來越多的國家看到了RISC-V的機會。

就像何小慶在《中國電子報》撰文所言，人們對它已經(jīng)從“談芯”走向了“用芯”?？淠甑牡聡~倫堡嵌入式世界展上，許多著名的嵌入式軟件和工具公司都開始支持RISC-V.比如德國SEGGER、勞特巴赫、瑞典IAR、Amazon FreeR-TOS、嵌入式芯片公司NXP和Mi-crochip。都展示了他們的RISC-VMCU產(chǎn)品。

方之熙表示。RISC-V指令集如果不犯很大錯誤的話.這個架構(gòu)應(yīng)該就是硬件和CPU的未來，RISC-V生態(tài)系統(tǒng)將為未來50年的計算設(shè)計和創(chuàng)新發(fā)展鋪平道路。目前看，RISC-V將在以下這些市場率先獲得應(yīng)，一是物聯(lián)網(wǎng)。二是RISC-V控制器。包括西部數(shù)據(jù)、英偉速已經(jīng)在他們的產(chǎn)品中內(nèi)嵌一個RISC-V CPU來降低成本和功耗，提高安全性和靈活性。三是數(shù)據(jù)中心，主要用于加速、深度學(xué)習(xí)，更強調(diào)對應(yīng)用場景的定制化設(shè)計。四是增量市場，以智能音葙、智能家居產(chǎn)品最具代表性。這一類應(yīng)用更強調(diào)“邊緣計算”能力，對靈活性要求高，遇到市場和技術(shù)變化要求能夠及時做出調(diào)整。RISC-V指令集目前對于手機、PC和刀片式服務(wù)器市場來說，還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠成熟的，它更適合碎片化市場。

有人說，高通投資SiFive是為了獲得“備胎”，“雞蛋多放幾個籃子里”，不管怎么樣，至少這個籃子的分量在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)格局中正變得越來越重。

如何抓住RISC-V機會？

RISC-V正在全球不斷撒“糖”，如果RISC-V是未來計算50年的“挑大粱者”，那么我們應(yīng)該做些什么？

我們應(yīng)該在發(fā)展芯片產(chǎn)業(yè)的思路上進行調(diào)整。不僅要做“人有我有”的東西。更要抓住新的技術(shù)變局期.做下一代的新技術(shù)。方之熙表示，集成電路產(chǎn)業(yè)涉及的領(lǐng)域極廣，芯片的生產(chǎn)鏈很長，每個專業(yè)、每個產(chǎn)品、每個技術(shù)都有其獨特的規(guī)律，從上升期、成熟期到下坡期……不要投資處于下坡期的技術(shù)。需要把控芯片行業(yè)的發(fā)展規(guī)律，根據(jù)國情國力，找到突破口。

顧文軍表示.RISC-V的生態(tài)正在蓬勃發(fā)展，中國企業(yè)應(yīng)該充分看到這一點并更好地利用RISC-V。“RISC-V正好具備開放性，是封閉、獨家指令集的最好替代品.使用RISC-V指令集既能與國際接軌，在技術(shù)和商業(yè)上又最有可能成功，產(chǎn)業(yè)意義巨大?！狈街醣硎?。

在顧文軍看來，要想克分利用好RISC-V，中國企業(yè)應(yīng)該參與生態(tài)建設(shè)。對于處理器領(lǐng)域以及相關(guān)生態(tài)，過去我們都是跟隨者，但對于RISC-V而言，我們起步不晚，與國外差距也不大，因此還有機會。

對于開源技術(shù)的貢獻和標(biāo)準(zhǔn)制定，方之熙表示，目前中國有不少公司關(guān)注到RISC-V。不過目前中國大部分公司僅僅使用開源的RISC-V代碼.而在RISC-V開潦社區(qū)的貢獻依然非常少，也沒有太多的話語權(quán)。方之熙建議.中國企業(yè)應(yīng)該從更高的層次上看到RISC-V的戰(zhàn)略意義，及早對運算平臺進行布局。

現(xiàn)在越來越多的初創(chuàng)企業(yè)采用RISC-V.而且RISC-V非常適合小公司。除了免費，修改外圍也可以不上傳。但這樣既有好處也存在問題.因為大家都可以修改而不上傳.就容易面臨碎片化的問題。就很難形成廣泛接受的通用運算平臺。

方之熙表示，如果未來有一個大會司來接手RISC-V.它的發(fā)展命運就有點像當(dāng)年的安卓，由于有谷歌的接手和控制，安卓能維持持續(xù)化發(fā)展和規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)。RISC-V的勢頭正冉冉升起，如果中國企業(yè)通過大力支持RISC-V.共同搭建一個基于“開源架構(gòu)“RISC-V的芯片公共服務(wù)平臺，在物聯(lián)網(wǎng)時代就可能獲得逆襲。

目前，面對RISC-V，包括美國、以色列、印度等國家，已經(jīng)從更高層給予了或是政策或是專項資金引導(dǎo)的支持。顧文軍表示，中國企業(yè)發(fā)展RIsc-v，要重視生態(tài)體系的構(gòu)建，既要做到有相應(yīng)的IP和設(shè)計工具供應(yīng)，又要做到有下游客戶配合采用，還要做到學(xué)校、科研院所有相關(guān)人才的輸出。

方之熙表示.RISC-V是一個開源架構(gòu)，RISC-V基金會是一個非盈利組織.目前在上面運行的只是GCC、Linux等基本軟件。缺少系統(tǒng)級軟件的支持，這個問題需要解決，RISC-V基金會董事會成員和會員公司也都意識到了這一點。雖然最近重點增加了對嵌入式和計算發(fā)行版的Linux操作系統(tǒng)支持.但要支持更多的系統(tǒng)軟件，離不開資金的支持。

中國應(yīng)該積極擁抱應(yīng)用定義的新時代。一方面摩爾定律的終結(jié)表示一個新的體系結(jié)構(gòu)的時代即將來臨，也催生了面向領(lǐng)域架構(gòu)（DSA，Domain specific Architecture），即通過設(shè)計針對特定領(lǐng)域的架構(gòu)來更高效的解決問題。另一方面在物聯(lián)網(wǎng)時代，要滿足場景的多樣性，滿足客戶的體驗和需求，需要軟硬結(jié)合更加緊密，進而帶來對架構(gòu)需求的多樣性。

此外，越來越多擁有用戶和場景的互聯(lián)網(wǎng)公司、應(yīng)用公司、系統(tǒng)公司正在通過頂層分析定義自己的芯片。而RISC-V在設(shè)計初衷就是為了滿足未來需求，吸收了過去架構(gòu)的優(yōu)點摒棄了過去架構(gòu)的弊端.最終設(shè)計了一套便于裁剪和擴展的指令集架構(gòu)。用戶可以根據(jù)自己實際需求通過配置和擴展束定制滿足自己的處理器內(nèi)核，比如智能傳感器上.只需要配置RV32EC的指令集架構(gòu)，而針對高性能的需求場景則可以配置成為RV32IMFDc等。

通過類似芯來科技內(nèi)核的NICE方案，方便地擴展自定義指令，在處理器內(nèi)核上增加加速單元，以度通過程序?qū)崿F(xiàn)和調(diào)用這些指令，可以速到滿足產(chǎn)品差異化的需求，并迎合面向領(lǐng)域架構(gòu)應(yīng)用定義芯片的趨勢。