芯片架構(gòu)“新秀”RISC-V，國內(nèi)生態(tài)開放生長

在國內(nèi)半導(dǎo)體生態(tài)發(fā)展進(jìn)程中，越在產(chǎn)業(yè)鏈上游，相比海外市場的成熟度越弱些，挖掘相比之下較新的技術(shù)路線，正是其中一個(gè)成長機(jī)會(huì)點(diǎn)。

目前市場上大規(guī)模主流應(yīng)用的芯片架構(gòu)中，服務(wù)器市場霸主X86架構(gòu)以英特爾和AMD為主導(dǎo)；Arm架構(gòu)在移動(dòng)終端市場占據(jù)超過95%份額，此前被英偉達(dá)收購未果后尋求獨(dú)立上市。

但這兩大架構(gòu)都以海外廠商為主導(dǎo)，尋求一個(gè)相對獨(dú)立且開源的芯片架構(gòu)，將對自主生態(tài)發(fā)展帶來重大意義，RISC-V就是這樣一種新架構(gòu)。

但由于起步晚于前述兩大芯片架構(gòu)，RISC-V在生態(tài)方面還遠(yuǎn)沒有達(dá)到成熟的地步。不過近些年來，各個(gè)國家都在積極對RISC-V投入研發(fā)，國內(nèi)目前多在物聯(lián)網(wǎng)場景積極推進(jìn)，一些高端RISC-V架構(gòu)CPU芯片也在陸續(xù)探索，產(chǎn)業(yè)角色面對汽車物聯(lián)等場景也在探索應(yīng)用落地。

近日舉行的第十二屆松山湖中國IC創(chuàng)新高峰論壇期間，躍昉科技產(chǎn)品總監(jiān)李濤介紹道，公司聚焦面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場景的SoC產(chǎn)品，主要希冀解決包括目前主流架構(gòu)存在一定環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、面臨相對高昂的授權(quán)費(fèi)用、功能同質(zhì)化等典型問題。據(jù)介紹，去年第四季度該公司已成功流片業(yè)界首款Full Mask（全掩膜流片）的RISC-V架構(gòu)高端應(yīng)用處理器NB2。

頭豹研究院TMT行業(yè)分析師陳文廣告訴21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者，基于RISC-V功能上的優(yōu)勢且暫無一家企業(yè)占領(lǐng)主導(dǎo)地位，預(yù)判其先基于物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，但隨著配套軟件等生態(tài)圈不斷完善，RISC-V有望逐步進(jìn)入PC、智能網(wǎng)聯(lián)車等領(lǐng)域，并成為世界主流CPU之一。

錨定

從源頭來說，Arm架構(gòu)也屬于一種基于RISC（精簡指令集計(jì)算）原理建立的架構(gòu)，這是其相對更適合應(yīng)用在移動(dòng)終端市場的原因之一。

顧名思義，RISC-V是第五代基于RISC的CPU指令集架構(gòu)，2010年由美國加州大學(xué)伯克利分校計(jì)算機(jī)科學(xué)部門發(fā)明。這是一個(gè)免費(fèi)、開放的架構(gòu)，用戶基于該架構(gòu)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)和拓展后，可自主選擇是否公開發(fā)行、如何商業(yè)運(yùn)營等。

相比前述兩大已經(jīng)商用多年的架構(gòu)，RISC-V目前相對主要被應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)市場，且高端處理器產(chǎn)品偏少。

頭豹研究院TMT行業(yè)分析師陳文廣向記者分析，因?yàn)镽ISC-V架構(gòu)簡單、易于移植，具備設(shè)計(jì)成本低的特點(diǎn)，此外還有低功耗、體積小等優(yōu)勢，這些滿足了物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代對芯片的需求。

具體來說，物聯(lián)網(wǎng)對芯片、應(yīng)用市場有高成本敏感性。RSIC-V開源免費(fèi)及輕量化架構(gòu)優(yōu)勢可降低芯片的研發(fā)、應(yīng)用成本，高度契合物聯(lián)網(wǎng)碎片化特征。而RISC-V的模塊化靈活設(shè)計(jì)有助于芯片研發(fā)人員對指令集進(jìn)行定制化擴(kuò)展、修改等，可滿足物聯(lián)網(wǎng)的差異化需求。

此外，相比市場主流X86和Arm指令集具有豐富完整的生態(tài)體系，但物聯(lián)網(wǎng)的碎片化特征，令RISC-V應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)可弱化其在生態(tài)系統(tǒng)成熟度上的劣勢。 

李濤向21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者坦言，Arm架構(gòu)生態(tài)也不是一天建成。目前受限于不同的開源社區(qū)等，RISC-V架構(gòu)產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用需要重新面對很多新的挑戰(zhàn)，畢竟是不同的架構(gòu)。“能夠考慮借鑒參考的是Arm架構(gòu)的一些發(fā)展邏輯和應(yīng)用方向。但即便成熟的Arm應(yīng)用也無法直接用在RISC-V上?！?/p>

李濤向記者分析，除生態(tài)外，RISC-V面臨的難點(diǎn)在于定位?！捌鋵?shí)從能力范圍來說，RISC-V與另外兩大架構(gòu)沒有很大差異，也可以上探到邊緣側(cè)，甚至未來到PC端、服務(wù)器端等，已經(jīng)有公司慢慢在做相應(yīng)嘗試。并不一定是RISC-V要取代誰，這個(gè)市場足夠大，會(huì)有不同側(cè)重的領(lǐng)域。”

從躍昉科技來說，目前側(cè)重工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，是因?yàn)槠渖鷳B(tài)偏向行業(yè)類，一方面相關(guān)行業(yè)產(chǎn)品的迭代利用周期并不如消費(fèi)類快，可以有足夠的時(shí)間給行業(yè)接納新事物；另一方面這類用戶基于架構(gòu)安全性考量，會(huì)對RISC-V有更大積極性。

（面向另外兩大主流架構(gòu)，躍昉科技的應(yīng)對和思考。圖源：公司提供）

據(jù)李濤介紹，基于產(chǎn)品策略，躍昉科技打造了“三橫一縱一平臺(tái)”的技術(shù)體系?！叭龣M”就是在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的框架下，從端側(cè)到邊緣到微邊緣，分別定義三個(gè)不同的芯片產(chǎn)品體系，分別解決端側(cè)基礎(chǔ)的控制和鏈接，以及邊緣和微邊緣側(cè)的邊緣計(jì)算和智能應(yīng)用等問題。同時(shí)還針對部分系列做了包括安全、區(qū)塊鏈等差異化特性，并申請了專利。

由此，躍昉科技在車聯(lián)網(wǎng)市場關(guān)注到智能交通的場景應(yīng)用。“有別于傳統(tǒng)智能駕駛從單點(diǎn)上考慮出行的智能化，智慧交通更多是系統(tǒng)維度考慮交通安全的可靠和效率。通過人、路、車，以及基礎(chǔ)設(shè)施等之間的連接，相當(dāng)于構(gòu)建了一個(gè)面向交通的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，來打造高效出行的畫面?！币虼?，前述NB2產(chǎn)品正是面向該場景進(jìn)行的設(shè)計(jì)應(yīng)用。

探路

此前英特爾一度希冀收購該行業(yè)的頭部廠商SiFive就是一個(gè)案例，這被行業(yè)觀點(diǎn)認(rèn)為，是為了抵御英偉達(dá)計(jì)劃收購Arm所帶來的一定影響。雖然最終這兩宗收購計(jì)劃都未果，但也顯示出RISC-V被愈發(fā)重視。

從全球整體發(fā)展態(tài)勢來說，陳文廣告訴記者，在技術(shù)方面，海外的頭部企業(yè)相比國內(nèi)發(fā)展水平相對領(lǐng)先，但差距不大。在應(yīng)用領(lǐng)域方面，中國的RISC-V的落地領(lǐng)域以IoT為主，而海外廠商的落地領(lǐng)域不僅覆蓋于此，在數(shù)據(jù)中心、智能駕駛、存儲(chǔ)芯片、電子消費(fèi)等領(lǐng)域均有涉及。

據(jù)悉，目前全球頭部企業(yè)美國SiFive，創(chuàng)立于2015年。2021年4月，SiFive宣布首款基于5nm工藝的RISC-V架構(gòu)的SoC芯片成功流片，該SoC可用于AI、數(shù)據(jù)中心、高性能計(jì)算等場景。

身處其中的公司也在積極探索更大技術(shù)融合空間。李濤介紹，基于RISC-V架構(gòu)，躍昉科技還非常聚焦和關(guān)注區(qū)塊鏈方面技術(shù)。

“在未來智慧交通過程中參與方非常多，可能有車廠、交通管理部門和政府監(jiān)管部門，還有用戶本身。如何解決他們在智慧交通體系下數(shù)據(jù)上鏈、數(shù)據(jù)互信、本地存儲(chǔ)等需求和問題，可能還需要借助區(qū)塊鏈技術(shù)?！彼a(bǔ)充道。

當(dāng)然，NB2不局限于這個(gè)方向，包括工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)下的智慧能源、智慧物流、智慧工廠等，都是NB2產(chǎn)品和躍昉科技主要聚焦的方向。

總體而言，陳文廣告訴21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者，由于RISC-V誕生時(shí)間太短，僅5年，在中國本土市場，相關(guān)的編譯器、開發(fā)工具和軟件開發(fā)環(huán)境（IDE）以及其他生態(tài)要素還在積極建設(shè)當(dāng)中。

但是中國本土RISC-V的生態(tài)培育近幾年明顯提速，目前已初見成效。RISC-V生態(tài)鏈條的參與者也逐漸多元化，其中IP環(huán)節(jié)主要包括平頭哥、芯來、賽昉及睿思芯科等本土企業(yè)提供IP、編譯器、工具鏈等產(chǎn)品。設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)包括海思、瑞芯微、兆易創(chuàng)新等眾多企業(yè)，應(yīng)用涵蓋MCU、邊緣計(jì)算芯片等領(lǐng)域，中國RISC-V產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟目前也有了超過120家聯(lián)盟會(huì)員。

除生態(tài)外，中國發(fā)展RISC-V技術(shù)還面臨以下兩大難點(diǎn)：缺乏相關(guān)人才，和碎片化風(fēng)險(xiǎn)。

“由于RISC-V在中國仍處于發(fā)展初期，從事該領(lǐng)域的專業(yè)人才數(shù)量較少。加上該領(lǐng)域尚未實(shí)現(xiàn)大量盈利，以及傳播語言等問題，導(dǎo)致國內(nèi)并無足量的技術(shù)人員進(jìn)入?！标愇膹V進(jìn)一步分析，而RISC-V架構(gòu)開源規(guī)則本身有一定局限性。其強(qiáng)調(diào)完全開源的設(shè)計(jì)，就導(dǎo)致RISC-V架構(gòu)可能出現(xiàn)，雖然擁有更多指令集，卻無法共用的問題。當(dāng)各公司做出具有本身公司特色的芯片時(shí)，如果他們選擇將自己的專屬指令集保密，那么若干年后，很可能出現(xiàn)芯片互不兼容的情況，這樣的碎片化往往不利于產(chǎn)業(yè)發(fā)的?！袄鏏ndroid本身是一個(gè)開源系統(tǒng)，但經(jīng)過華為、小米、OPPO等廠商各自開發(fā)成自己的系統(tǒng)之后，就變得不再互相兼容，這也是RISC-V架構(gòu)開源規(guī)則本身的局限性?！彼a(bǔ)充道。

“我覺得判斷生態(tài)是否加速落地的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，就是是否有更多產(chǎn)品應(yīng)用到實(shí)際場景中去。在我們的定位偏向SoC，但關(guān)鍵要找到一個(gè)相對明確的方向，去把這個(gè)SoC應(yīng)用到系統(tǒng)上。”李濤向記者表示，躍昉科技團(tuán)隊(duì)都對系統(tǒng)有一定認(rèn)知，因此愿意與客戶一道，共同探索應(yīng)用場景的差異化表現(xiàn)，同時(shí)讓客戶更好接受基于RISC-V架構(gòu)的產(chǎn)品。

　　轉(zhuǎn)自：21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道

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