打破x86/ARM垄断，RISC-V会是芯片自主的关键解吗？

  这两年，作为芯片市场的“小鲜肉”，RISC-V架构成为时代的“宠儿”。调查数据表明，短短几年内RISC-V的出货量已经达到100亿片。同时，分析师预计到2025年，RISC-V的销量将会超过600亿。从这一点可以看出，RISC-V将会给X86和ARM市场带来巨大的冲击，RISC-V时代即将到来。

  快速发展中的RISC-V也被国内芯片行业寄予了厚望。像阿里、兆易创新、晶心科技等公司，在RISC-V的基础上，都有IP核和芯片。而且，在RISC-V国际基金的19名高级会员中，有12名与我国有关的会员。极具发展潜力的RISC-V，也正在成为国内企业发展芯片的集中阵营。 

  中科院院士倪光南也曾说过，“抓住RISC-V架构的机遇，将成为突破中国芯的困局的关键。”当前，对于“自主可控”的迫切需要和对“垄断危机”的无尽忧虑，使得中国的半导体行业都在为“突破围城”而努力。

  而站在RISC-V走向高性能领域的关键阶段，又不得不面对同样的问题：是谁给了RISC-V与巨头争食的勇气？RISC-V会是芯片自主的关键解吗？

  RISC-V入局，芯片架构三分天下

  目前，在整个芯片市场，X86和ARM架构几乎占据了大部分市场份额，而自20世纪末涌现的x86、ARM、MIPS、Power、SPARC、Alpha，随着PC互联网时代、移动互联网时代的到来，风光早已不在，形成X86和ARM两家独大之势。

  随着互联网时代的到来，以英特尔、AMD为代表的x86架构成为芯片架构领域的霸主;而随着移动互联网时代的到来，兼具性能与功耗的ARM架构独霸移动智能终端以及嵌入式领域，x86架构活跃在PC和数据中心。

  如今，随着云计算、人工智能等技术的发展，万物互联时代的来临，各种应用需求的多样化和贸易战争等因素的作用，使芯片体系结构重新变得多元化。其中，开源的RISC-V架构便是代表之一。 

  同时，万物互联时代又赋予RISC-V极大的发展机遇。《RISC-V市场分析：新兴市场》报告预计，到2025年，市场将总共消费624亿个基于RISC-V架构的CPU核心。2018-2025年间，RISC-V年均复合增长率高达146.2%。Tractica也预测，基于RISC-V IP和软件工具的市场规模在2018年为5200万美元，2025年时将增长至11亿美元。

  尽管RISC-V的市场规模与x86、 ARM相比还很小，但是这些数据已经证明了RISC-V架构的美好前景。RISC-V基金会的成立也推动RISC-V进入发展快车道，吸引高通、英伟达、NXP、三星、美光、谷歌、IBM、西数、希捷等企业入局，国内中科院计算所、阿里、华为、紫光展锐、中兴微电子、华为海思、联发科等也是RISC-V基金会成员。

  可以说，这几年RISC-V的入局及发展正在打破原有X86和ARM两家独大的格局，芯片架构领域已经形成三分天下、三足鼎立的格局。

  为何RISC-V被寄予厚望？

  RISC-V是一个全新的、简单的、开放的、免费的全新指令集架构。与过去由X86、 ARM等商用厂商所垄断的私有指令集架构相比，RISC-V的最大特色是“开放标准化”。这种开放性是CPU行业的最彻底的一次，也是 CPU技术革新的一个绝佳时机。

  架构简单也是RISC-V的一大优势。资料显示，规范文档仅有145页，“特权架构文档”的篇幅也仅为91页，基本的RISC-V指令数目仅有40多条。这就意味着，在RISC-V的研发过程中，工程师能够更好地掌握RISC-V的技术，从而加快研发速度，缩短研发周期，降低成本。

  此外，RISC-V还采用模块化设计将其不同部分组织在一起，从而使得通过统一架构满足各种不同的应用成为可能。因此，对比ARM，RISC-V是一种开源、开放的架构，其灵活性、开发成本和开发门槛都优于ARM。 

  也正是基于它的开放性质，RISC-V能够很好的调节软件普世生态和CPU国产自主可控的双重需求。同时，RISC-V生态体系快速崛起于全球范围，成为半导体产业新兴应用领域的重要创新焦点。

  RISC-V在工业控制和车联网方面的应用越来越多，尤其是在端侧RISC-V架构IP覆盖了安全芯片、AIoT等应用场景，而这些以往都是Arm主导的领域。而且，伴随着 AIoT时代的来临，大量的智能设备出现，对芯片的定制化需求也随之出现，这些需求更易于被低功耗、可定制化的RISC-V所解决，从而获得了很大的发展空间。

  在产业应用上RISC-V也取得诸多成绩，目前，国际基金会已经布局70多个技术小组开展技术标准定制;超过160个面向各领域处理器核，各行业渗透率越来越深;SPECint性能首次超过10分，进入高性能计算行列;会员超过3100家，比2021年增加130%。

  此外，RISC-V处理器在IoT的应用规模超过100亿颗，其中中国公司出货量占50%;Clockwork发布首台基于RISC-V的便携式计算机。

  RISC-V会是芯片自主的关键解吗？

  前面提到过，国内的芯片行业也对RISC-V抱有很高的期望，事实上，RISC-V是一种全新的、开放的指令集体系结构，更适合中国的实际情况，可以帮助中国在处理芯片上打破长久以来的技术壁垒。

  我们发现目前主流的x86和ARM都存在知识产权的限制。x86几乎不对外进行授权，ARM虽然有完整的授权系统，但它的核心结构却是非常严格的，成本也非常高，谈判过程非常繁琐，不利于大型公司的授权，也不利于创业公司。 

  从RISC-V工作平台、RISC-V基金、中国RISC-V产业联盟等方面来看，RISC-V的业务具有很高的市场参与度，是一种具有良好生态基础的全球架构。此外，RISC-V的开放性和最灵活的 BSD开源协议成为中国发展的潮流。中国企业在建立自身知识产权壁垒的过程中，也有机会建立差异化的竞争优势。

  因此，RISC-V是一次绝佳的机遇。RISC-V可以帮助中国克服知识产权制约、缺乏生态系统、高科技研发费用以及复杂的市场需求。然而，RISC-V对于整个中国半导体产业链来说绝非最重要的一环，芯片行业除了指令集外，商业上成功的关键以及核心竞争力是处理器设计与实现能力。

  也就是说，要想通过RISC-V架构实现真正的国内芯片自主，仍面临着重重难关。值得欣喜的是，中国芯片自主已经在借助RISC-V架构，向Arm和X86发起挑战。

  结语

  尽管RISC-V出货量已经突破百亿，但在消费者心中，对RISC-V的认知依然不够明晰，也没有特殊的体验。尤其是在电脑处理器和手机处理器领域， ARM和X86的生态圈都比较成熟，RISC-V在这方面的竞争，无疑是“虎口夺食”。而在物联网、安全芯片、智能穿戴等方面， Arm的基础还不够牢固，这就给了RISC-V更多的机会。

  如今，信创的东风正在带领科技走向国产自主可控，RISC-V架构的出现及持续发展应用，也为国内企业绕开ARM和X86，也为国内芯片行业发展提供了机会。虽然，RISC-V是不是芯片自主的关键解这个问题还没有明确答案，但笔者相信，在一次次不断尝试及创新下，真正实现芯片自主可控的那天正在到来。