PC時(shí)代成就了x86，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代Arm是絕對(duì)的主流，即將到來的IoT時(shí)代，哪種指令集架構(gòu)會(huì)成功？不少人看好RISC-V。隨著RISC-V在全球范圍內(nèi)，特別是在中國關(guān)注度的提升，Arm顯然感受到了壓力，并公開質(zhì)疑RISC-V面臨的成本、生態(tài)系統(tǒng)、碎片化、安全性、設(shè)計(jì)保證方面的問題。讓Arm真正感受到壓力的，既不是開源也不是性能，而是靈活性？

RISC-V基金會(huì)成員

RISC-V的中國熱潮

RISC-V是一個(gè)精簡指令集架構(gòu)（ISA），源自加州大學(xué)伯克利分校2010年的一個(gè)新項(xiàng)目，其架構(gòu)簡單、完全開源，且可通過擴(kuò)展指令做定制化。推出幾年后受到了全球范圍內(nèi)巨頭們的支持，英偉達(dá)、西部數(shù)據(jù)、谷歌、高通、微軟、華為、阿里巴巴等都加入了RISC-V基金會(huì)。并且，在印度政府的大力資助下，RISC-V還成為了印度的國家指令集。

國內(nèi)RISC-V指令集更是受到關(guān)注，特別是去年的中興事件引發(fā)了全民對(duì)中國芯的關(guān)注?！爸袊鳵ISC-V產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”和“中國開放指令生態(tài)系統(tǒng)(RISC-V)聯(lián)盟”也在去年相繼成立，上海市經(jīng)濟(jì)信息委發(fā)布的《上海市經(jīng)濟(jì)信息化委關(guān)于開展2018年度第二批上海市軟件和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項(xiàng)資金（集成電路和電子信息制造領(lǐng)域）項(xiàng)目申報(bào)工作的通知》中包含了基于RISC-V指令集架構(gòu)的處理器芯片方向，可以被視為國內(nèi)首個(gè)支持RISC-V的相關(guān)政策。

除了聯(lián)盟和政策，國內(nèi)的企業(yè)也在推動(dòng)RISC-V的發(fā)展，中天微去年9月發(fā)布了支持物聯(lián)網(wǎng)安全的RISC-V處理器，同月，華米也發(fā)布了RISC-V開源指令集可穿戴處理器。

此時(shí)，非營利性組織RISC-V基金會(huì)希望進(jìn)一步加速RISC-V生態(tài)系統(tǒng)在中國的發(fā)展，為此成立了中國顧問委員會(huì)，并任命半導(dǎo)體資深人士方之熙博士擔(dān)任主席，帶領(lǐng)委員會(huì)在中國推廣RISC-V的應(yīng)用，對(duì)RISC-V基金會(huì)的教育與應(yīng)用推廣戰(zhàn)略提供指導(dǎo)性意見，同時(shí)作為RISC-V基金會(huì)和中國政府之間的橋梁。

RISC-V的熱潮仍在持續(xù)，2019年5月6日，RISC-V基金會(huì)開啟了為期11天，跨越5個(gè)城市的RISC-V中國路演，在開幕站深圳，阿里巴巴集團(tuán)平頭哥半導(dǎo)體、芯來科技、晶心科技、UltraSoC、GreenWaves、SiFive等國內(nèi)外的公司分享了他們?cè)赗ISC-V方面的最新進(jìn)展以及對(duì)RISC-V發(fā)展的見解。

RISC-V能讓中國芯能避開走不通的兩條路

方之熙在半導(dǎo)體領(lǐng)域有30余年的豐富經(jīng)驗(yàn)，擁有近40項(xiàng)全球?qū)＠?，曾任英特爾副總裁，并?dān)任了英特爾中國研究院第一任院長。對(duì)于中國的RISC-V熱潮，方之熙接受雷鋒網(wǎng)專訪時(shí)表示：“RISC-V在中國受關(guān)注有許多原因，但最主要的原因還是中興通訊事件之后，從民眾到產(chǎn)業(yè)界都意識(shí)到芯片是一個(gè)非常重要的產(chǎn)業(yè)，中國必須有一套自主可控的芯片?！?/p>

RISC-V基金會(huì)中國顧問委員會(huì)主席方之熙博士

“但有兩條路被證明是走不通的，一條就是關(guān)起門來自己做一套東西，比較典型的就是龍芯。因?yàn)樾酒€是一個(gè)商品，性能再高，沒人用就無法體現(xiàn)出價(jià)值，所以必須有相應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)發(fā)揮價(jià)值。第二條路就是跟在別人后面，國內(nèi)有許多公司做x86、Arm、IBM Power的芯片，在某些特殊領(lǐng)域，用這些指令集架構(gòu)確實(shí)可以做一些事情，但是因?yàn)槭艿絀SA所屬公司知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP）的控制，很難取得成功。”方之熙進(jìn)一步指出。

RISC-V這個(gè)全球開放的架構(gòu)沒有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的限制，對(duì)中國而言是一個(gè)很好的機(jī)會(huì)。方之熙表示， RISC-V既不是關(guān)起門來自己做，也不是跟在別人后面，提供了很好的機(jī)會(huì)，希望中國能夠抓出這個(gè)機(jī)會(huì)，開發(fā)出自己的CPU或者M(jìn)PU（微處理器）。

不過，生態(tài)的建設(shè)對(duì)于一個(gè)指令集的成功至關(guān)重要，因?yàn)樵谛酒袠I(yè)里，在構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)時(shí)，一開始就有軟件支持架構(gòu)，之后的形態(tài)就很難改變。RISC-V生態(tài)的建設(shè)剛剛起步，其中涉及到很多軟件，特別是系統(tǒng)軟件，但系統(tǒng)軟件本身不賺錢，RISC-V又是開源，因此美國RISC-V基金會(huì)董事會(huì)提了很多建議，希望美國的大公司或政府能出資。

“系統(tǒng)軟件很難由一家公司來做，因?yàn)檫@是為所有的RISC-V公司服務(wù)，目前美國方面還沒有熱烈的響應(yīng)。我認(rèn)為如果中國能有一些項(xiàng)目或者資金的投入，對(duì)于增強(qiáng)中國在RISC-V領(lǐng)域的發(fā)言權(quán)，以及研發(fā)中國的CPU，都是很好的機(jī)會(huì)?！狈街醣硎?。

靈活性才是RISC-V最大的競爭力

從構(gòu)建中國自主可控的芯片的角度看，開源開放的RISC-V確實(shí)是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。那么從技術(shù)角度看，RISC-V的競爭力是價(jià)格、性能還是功耗？方之熙認(rèn)為是靈活性。RISC-V是免費(fèi)開源的指令集，包含基本指令集、可選擇指令集、用戶指令和特權(quán)指令?；局噶罴侨魏问褂肦ISC-V的公司或個(gè)人都必須實(shí)現(xiàn)的，操作系統(tǒng)和軟件也建立在這個(gè)基本指令集上。可選指令集讓使用者可以選擇支持或者不支持，用戶和特權(quán)指令集則可以根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景需求增加。

RISC-V的優(yōu)勢(shì)

可擴(kuò)展指令集可能帶來碎片化問題，這也是Arm對(duì)RISC-V提出的質(zhì)疑之一。對(duì)此，方之熙表示：“開源的硬件和軟件確實(shí)要關(guān)注碎片化的問題，對(duì)于RISC-V，由于基本指令集是必須實(shí)現(xiàn)的，系統(tǒng)軟件也局限在基本指令集上，因此通過必須實(shí)現(xiàn)的基本指令集和系統(tǒng)軟件的方法避免碎片化?！?/strong>

他進(jìn)一步表示，正是因?yàn)镽ISC-V提供了可拓展指令集，也讓RISC-V具備了靈活性，這一點(diǎn)非常重要。x86和Arm的處理器都很好，但是某一家公司希望英特爾為x86處理器增加某些特性的時(shí)候，英特爾幾乎不可能這樣做，即便增加了特定的功能，價(jià)格也將隨之上漲。Arm作為通用的設(shè)計(jì)非常好，但許多MCU的公司都用相同的內(nèi)核，差距更多的是在I/O上，同質(zhì)化很嚴(yán)重，最終就成了價(jià)格的比拼。

還有不少人可能期待RISC-V的免授權(quán)費(fèi)帶來的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，方之熙認(rèn)為這并不會(huì)成為RISC-V最大的優(yōu)勢(shì)，RISC-V會(huì)將低端的設(shè)計(jì)完全開源免費(fèi)，Arm也能夠把簡單的設(shè)計(jì)開源免費(fèi)供大家使用，想要使用RISC-V的公司還是應(yīng)該關(guān)注RISC-V可以根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)的差異化。

性能和功耗方面，由于沒有x86或Arm指令集背負(fù)的兼容性的包袱，從這個(gè)角度看RISC-V指令集對(duì)提升功耗和性能有很大的好處。但方之熙強(qiáng)調(diào)：“指令集與性能和功耗的關(guān)系不是太大，最主要的還是設(shè)計(jì)功力，一個(gè)團(tuán)隊(duì)如果設(shè)計(jì)過幾個(gè)芯片后就會(huì)有比較強(qiáng)的功力，同樣的指令集架構(gòu)他們就能設(shè)計(jì)出功耗和性能更好的處理器?！?/strong>

RISC-V的靈活性在AI中同樣可以發(fā)揮作用。方之熙表示，AI中的信息安全更加重要，RISC-V的方案比較靈活，更容易實(shí)現(xiàn)安全的性能。

RISC-V的靈活性將在四大領(lǐng)域展現(xiàn)優(yōu)勢(shì)

既然靈活性是RISC-V最重要的特性，那這種靈活性在哪些領(lǐng)域能體現(xiàn)出來？

• 方之熙認(rèn)為，第一個(gè)領(lǐng)域是IoT，這個(gè)市場(chǎng)本身也面臨碎片化的問題，開發(fā)者可以開發(fā)RISC-V的用戶指令集，滿足從低功耗的可穿戴設(shè)備到普通家電再到工控市場(chǎng)等的芯片。

• 第二個(gè)市場(chǎng)是專用芯片，比如西部數(shù)據(jù)以及Nvidia開發(fā)專用的RISC-V控制器，他們可以加入新的指令，不僅能降低功耗和提高性能，還能夠設(shè)計(jì)不同的安全機(jī)制和安全算法。在國內(nèi)，高鐵、電網(wǎng)等細(xì)分市場(chǎng)對(duì)專用芯片也有很強(qiáng)的需求，還能夠滿足自主可控的要求。

• 第三個(gè)市場(chǎng)是數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)，亞馬遜、谷歌、Facebook都有自己的數(shù)據(jù)中心，但現(xiàn)在的數(shù)據(jù)中心處理器的功耗是非常大的問題，由于這些公司在軟件上不依賴于其他公司，因此他們可以根據(jù)自己的需求以及商業(yè)模式設(shè)計(jì)適合自己的RISC-V處理器。特別是在AI時(shí)代，不同的深度學(xué)習(xí)算法對(duì)于硬件架構(gòu)的要求差距很大，這時(shí)候靈活的RISC-V處理器能夠更好地滿足要求。

• 第四個(gè)市場(chǎng)是邊緣計(jì)算市場(chǎng)，這個(gè)市場(chǎng)目前正在快速發(fā)展，但被業(yè)界廣泛地看好。在邊緣計(jì)算市場(chǎng)，同樣有非常多的應(yīng)用場(chǎng)景，比如智能家庭、智能交通、智能樓宇、智能工業(yè)，這些應(yīng)用對(duì)芯片的性能、功耗、安全性都有不同的要求，RISC-V的靈活性可以很好的發(fā)揮作用。

值得注意的是，目前RISC-V的標(biāo)準(zhǔn)指令集里還沒有安全指令，但可以用國際通用的方法比如TrustZone去實(shí)現(xiàn)安全機(jī)制。但Arm的經(jīng)驗(yàn)告訴我們，這樣統(tǒng)一的方法很容易被黑客發(fā)現(xiàn)問題或者攻擊。因此RISC-V基金會(huì)進(jìn)行了許多討論，發(fā)現(xiàn)信息安全在不同的領(lǐng)域和不同的國家很難有統(tǒng)一的方法，因此信息安全委員會(huì)目前更傾向于不在RISC-V中加入統(tǒng)一的安全指令，而是讓不同的領(lǐng)域和地區(qū)自己確定安全指令。當(dāng)然，這些安全指令相互不重疊。

方之熙表示：“真正理解RISC-V的優(yōu)點(diǎn)，利用好RISC-V的靈活性優(yōu)勢(shì)，能夠根據(jù)應(yīng)用的需求設(shè)計(jì)出差異化且合適的RISC-V芯片滿足市場(chǎng)需求，它一定比Arm好，將來會(huì)成為這個(gè)領(lǐng)域的第一名。”

使用RISC-V需要拋棄短平快的想法

據(jù)雷鋒網(wǎng)了解，今年1月份國內(nèi)大概有60多家公司想使用RISC-V，但其中想設(shè)計(jì)RISC-V CPU的公司不到三分之一。因此，方之熙也特別指出，RISC-V雖然是開源的，但不是像Linux和Android一樣拿來就可以用，RISC-V是一個(gè)指令集架構(gòu)，想要使用它還要做很多設(shè)計(jì)工作，這些工作不僅必要而且辛苦，甚至比Arm的設(shè)計(jì)還要難一些。

“想要做RISC-V的公司一定要拋棄短平快的想法，因?yàn)樾酒突ヂ?lián)網(wǎng)不一樣，不是更早把芯片推向市場(chǎng)就能占有市場(chǎng)。性能、可靠性、安全性更強(qiáng)，但推出時(shí)間晚一些同樣能占領(lǐng)市場(chǎng)，關(guān)鍵還是要沉下心認(rèn)真研究應(yīng)用的需求，讓RISC-V芯片適應(yīng)這個(gè)市場(chǎng)，讓客戶愿意用?！狈街踹M(jìn)一步表示。

RISC-V基金會(huì)成員數(shù)量

另外，RISC-V在全球范圍內(nèi)有超過235個(gè)成員，加入基金會(huì)的中國公司只有二十多個(gè)。方之熙對(duì)此表示，希望鼓勵(lì)和看到更多中國公司加入RISC-V基金會(huì)。他表示，加入RISC-V基金會(huì)每年的會(huì)費(fèi)最低只要5000美金，對(duì)于一家公司而言這并不算很多的費(fèi)用。但加入基金會(huì)有很多好處，不僅能夠參加委員會(huì)的各種活動(dòng)，能夠與來自不同背景不同公司的人討論各種提案，也能夠加深對(duì)RISC-V的理解。并且，RISC-V基金會(huì)非常民主，在討論新的指令和標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，如果中國公司不參與其中，如果有建議自然就不會(huì)被采納。

雷鋒網(wǎng)小結(jié)

RISC-V作為新的開源指令集架構(gòu)引發(fā)了全球的關(guān)注，去年Arm建立網(wǎng)站對(duì)RISC-V攻擊的行為表明了Arm對(duì)于這個(gè)新架構(gòu)的擔(dān)心。在采訪方之熙博士的過程中，他一直強(qiáng)調(diào)RISC-V靈活性的優(yōu)點(diǎn)。這從很大程度上證明了讓Arm真正感到焦慮的，是RISC-V的靈活性，這種靈活性能夠更好地滿足未來市場(chǎng)的需求?；赗ISC-V的靈活性，它能夠在IoT、專用芯片、數(shù)據(jù)中心、邊緣計(jì)算市場(chǎng)發(fā)揮出性能、功耗、安全性的優(yōu)勢(shì)。

當(dāng)然，我們也要看到RISC-V確實(shí)存在的問題，比如碎片化的風(fēng)險(xiǎn)，以及生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)還處于非常早期的階段，想要設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜的RISC-V芯片仍然需要工具鏈的支持。

不過，一個(gè)指令集的成功涉及到許多因素，因此RISC-V能否成功我們拭目以待。至于中國芯能否抓住RISC-V的機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)自主可控的一套芯片，我們保持樂觀。

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