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打破x86/ARM垄断,RISC-V会是芯片自主的关键解吗?

来自版块: X86服务器
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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 ...

  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。


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来自: 天极网
2024-5-30 16:25

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