RISC-V處理器年底大量上市：AIoT芯片市場開啟搶奪戰(zhàn)

科技從來不會停止前進(jìn)的步伐，我們已經(jīng)走過了PC和移動互聯(lián)網(wǎng)時代，正在邁向AI和IoT的時代。驅(qū)動時代進(jìn)步的重要因素之一是計算力的提升，當(dāng)然，每個時代都有其代表性的處理器架構(gòu)。RISC-V指令集架構(gòu)（ISA）近年來在全球范圍內(nèi)引發(fā)巨大關(guān)注，不少人認(rèn)為RISC-V將成為AIoT時代的主要玩家甚至是代表性的指令集。

2019年底開始，基于RISC-V的產(chǎn)品將陸陸續(xù)續(xù)上市。那么，RISC-V將如何搶占AIoT市場？RISC-V真的能成為新的時代ISA的代表嗎？

RISC-V免費(fèi)是誤解，靈活性是最大優(yōu)勢

或許是因為業(yè)界對ARM的授權(quán)費(fèi)有些意見，亦或單純因為免費(fèi)的產(chǎn)品更具吸引力，架構(gòu)簡單、完全開源的RISC-V指令集一經(jīng)推出就引發(fā)了巨大的關(guān)注。

全球范圍內(nèi)，包括西部數(shù)據(jù)、英偉達(dá)、谷歌、高通、華為、聯(lián)發(fā)科等巨頭都紛紛加入RISC-V基金會。印度甚至在政府的大力支持下，RISC-V成為了印度的國家指令集。

此時，有人就把指令集開源和免費(fèi)劃上了等號，并且把免費(fèi)視作RISC-V的優(yōu)勢。RISC-V指令集免費(fèi)，但并不意味著RISC-V處理器免費(fèi)。

晶心科技總經(jīng)理林志明也指出，遵循BSD（Berkeley Software Distribution）確實可以免費(fèi)使用RISC-V指令集設(shè)計產(chǎn)品，但RISC-V的CPU并不免費(fèi)，這是一個誤解。

晶心科技總經(jīng)理林志明

有意思的是，這雖然是一個誤解，但也是推廣RISC-V的好機(jī)會。

比如晶心科技就有RISC-V FreeStart項目，這個項目可以讓開發(fā)者免費(fèi)使用晶心的RISC-V N22核心，集成開發(fā)環(huán)境等，不過基于RISC-VFreeStart項目設(shè)計的產(chǎn)品量產(chǎn)時則需要繳納一定的版稅。芯來科技也有“一分錢計劃”，模式與晶心基本相同，目的都是為了推廣RISC-V。

面對千億規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)市場和有實力的競爭者，ARM也采取了類似的做法。2015年，ARM宣布開發(fā)者可以免費(fèi)使用Cortex-M0的知識產(chǎn)權(quán)，進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計和樣品開發(fā)。

RISC-V基金會中國顧問委員會主席方之熙博士此前接受雷鋒網(wǎng)采訪時表示，RISC-V會將低端的設(shè)計完全開源免費(fèi)，ARM也能夠把簡單的設(shè)計開源免費(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)用場景實現(xiàn)的差異化。

差異化或者說靈活性確實才是RISC-V的優(yōu)勢所在。林志明表示，RISC-V出現(xiàn)的時候，也是晶心成立11年的時候，一是出于職業(yè)的直覺，另一個是因為RISC-V的理念和晶心推動的方向很接近，比如允許開發(fā)者增加指令集，所以我們一開始就很看好RISC-V。

“另外，RISC-V的包袱比較小，許多應(yīng)用的并不需要一個非常復(fù)雜的處理器，而是需要做一些適度的減法。我認(rèn)為RISC-V在未來三十年最大的優(yōu)勢就是可以在計算機(jī)領(lǐng)域在各種解決方案上都能做到最優(yōu)化?！绷种久魍瑫r表示。

碎片化和生態(tài)不成熟純屬攻擊話術(shù)

即便擁有靈活性的特性，想要獲得市場，對于芯片來說PPA（Power Perform Area）指標(biāo)無法繞開。林志明表示，與同級別的ARM產(chǎn)品相比，我們RISC-VIP的CPU的PPA每項指標(biāo)平均可以提高20%，如果做一個粗淺的加法，就可以獲得60%到80%的提升。

這種顯著的提升到底是RISC-V指令集的本身特性帶來的還是因為經(jīng)驗的積累？林志明認(rèn)為各占一半，一方面，RISC-V本身比較精簡，包袱也比較小，加上我們的編譯器做的比較好。另外，晶心成立近15年，我們協(xié)助客戶量產(chǎn)的經(jīng)驗也能夠發(fā)揮作用。

不過，對于芯片而言，只有獲得客戶的認(rèn)可才可以談成功。這其中，生態(tài)至關(guān)重要。去年，ARM建立了一個網(wǎng)站攻擊RISC-V，從成本、生態(tài)系統(tǒng)、碎片化風(fēng)險、安全性和設(shè)計保證方面攻擊RISC-V。談及ARM的攻擊，林志明認(rèn)為，這只是給攻擊者自己壯膽用的，并沒有對RISC-V產(chǎn)生真正的打壓，并且，現(xiàn)在攻擊開源生態(tài)，本身就不會得到任何好處，反倒會產(chǎn)生反作用力。

那RISC-V的生態(tài)系統(tǒng)以及相關(guān)工具鏈的發(fā)展情況如何？林志明表示，對于那些使用即時操作系統(tǒng)（RTOS）的領(lǐng)域，RISC-V已經(jīng)成熟了。說的更具體一些，如果要把RISC-V應(yīng)用到嵌入式系統(tǒng)，比如驗鈔機(jī)、共享單車、電動車儀表、無人機(jī)飛控等都沒有問題。但如果要用于更多的領(lǐng)域，比如航空航天，還需要發(fā)展。

晶心對RISC-V工具鏈和生態(tài)的建設(shè)有不少貢獻(xiàn)，比如晶心是DSP工作組的領(lǐng)導(dǎo)，還是快速插入工作組的聯(lián)合領(lǐng)導(dǎo)，在指令集以及軟件方面的工作小組也在積極參與。特別值得一提的是，RISC-V的32位Linux的主體就由晶心貢獻(xiàn)。

至于碎片化，林志明表示這純屬攻擊的話術(shù)。具體而言，RISC-V指令集分為基本指令集和模塊化擴(kuò)展指令

只要RISC-V基金會繼續(xù)保持他的團(tuán)隊，嚴(yán)格要求所有廠商，宣稱是RISC-V的CPU就必須保證基本指令集彼此相容，這不可能存在所謂的碎片化。

至于擴(kuò)展指令，不同的廠商就可以根據(jù)自身的情況選擇是否增加，這也是RISC-V具備靈活性特點(diǎn)的原因。

既然是否使用擴(kuò)展指令不同廠商可以自主選擇，因此擴(kuò)展指令不僅不會相互兼容，是否開源也將由廠商自主決定。

再看安全性，林志明指出，必須強(qiáng)調(diào)，安全是全方位的。不過RISC-V的標(biāo)準(zhǔn)指令集里還沒有安全指令，工作組還在討論和制定中。在標(biāo)準(zhǔn)指令集里的安全指令確定之前，RISC-V也有許多保護(hù)措施可選。晶心十多年前就已經(jīng)有安全微處理器產(chǎn)品，目前我們也與很多的安全廠商合作。

既可以用物理不可克隆功能（即PUF，Physical UnclonableFunction），這是一種“數(shù)字指紋”技術(shù)，每個半導(dǎo)體設(shè)備（如微處理器）擁有唯一的身份。也可以構(gòu)建信任根(Root OfTrust)的平臺環(huán)境。當(dāng)然也有數(shù)個其他信任根(Root of Trust)的平臺可以采用。平頭哥的RISC-V處理器就采用可信執(zhí)行環(huán)境TEE的方案。

“我們保證RISC-V處理器安全的方法會包含但不限于上述的方式。對于處理器的安全，不同的公司會采取不同的方式實現(xiàn)不同的安全級別，但要實現(xiàn)更多的安全功能肯定需要付出更高的成本?！绷种久鞅硎?。

RISC-V成為AI和IoT時代代表性的指令集需要機(jī)運(yùn)

至此，無論是RISC-V技術(shù)本身還是其生態(tài)建設(shè)的進(jìn)展都已經(jīng)非常清晰。接下來需要關(guān)注的就是RISC-V未來的發(fā)展。

產(chǎn)品進(jìn)展方面，林志明表示：“作為RISC-V CPU IP的領(lǐng)導(dǎo)廠商，我們第一個RISC-V CPUIP是2017年第四季度提出的，2018年開始陸陸續(xù)續(xù)獲得客戶的采用。客戶取得授權(quán)后需要設(shè)計和投片，到現(xiàn)在一年半時間差不多剛好樣品出來。再花半年推動量產(chǎn)、上市以及軟硬件的整合，今年下半年和明年年初開始RISC-V的產(chǎn)品就會比較多的投入市場。”

林志明透露，采用晶心RISC-VIP的產(chǎn)品中，大概50%的產(chǎn)品都與AI和IoT相關(guān)，有些是純AI的。并且，邊緣計算的產(chǎn)品比較多，也有應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心和服務(wù)器的產(chǎn)品。

雖然RISC-V技術(shù)本身的優(yōu)勢明顯，也已經(jīng)有平頭哥、華米、格蘭仕等公司相繼推出RISC-V指令集的處理器，但未來RISC-V能否成為一個時代標(biāo)志性的指令集？林志明認(rèn)為這需要一些機(jī)運(yùn)。

回顧已經(jīng)取得巨大成功的x86和ARM，這背后分別是英特爾和微軟，ARM和谷歌的深度合作甚至是捆綁，打造標(biāo)準(zhǔn)化的平臺，借助PC和智能手機(jī)單體幾十億出貨量的市場，成為兩個時代最成功的處理器指令集架構(gòu)。

“RISC-V已經(jīng)獲得了市場的認(rèn)可，想要獲得x86和ARM那樣的成功，需要與像華為或者蘋果這樣體量的公司進(jìn)行組合，才可以把RISC-VCPU做的很大。另外，IoT市場一個明顯的特點(diǎn)就是產(chǎn)品種類多但量比較少，但RISC-V需要有一個像手機(jī)和PC一樣出貨量很大的產(chǎn)品品類，這不是技術(shù)的問題，而是需要機(jī)運(yùn)?！绷种久髡f到。

目前，無論是物聯(lián)網(wǎng)還是AI都沒辦法實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的平臺。那么，在機(jī)運(yùn)到來之前，RISC-V可以進(jìn)軍存量市場，也就是基于RISC-V設(shè)計手機(jī)處理器，林志明認(rèn)為這最有資格的就是華為。除此之外，就是耕耘AI和IoT這樣的新興市場，這時候，比拼的就是誰能夠提供更優(yōu)的解決方案。

上面提到，RISC-V指令集架構(gòu)的靈活性可以讓開發(fā)者在AI和IoT領(lǐng)域都能實現(xiàn)很多創(chuàng)意。除此之外性能的功耗也是取勝的關(guān)鍵。

以挖礦（數(shù)字加密貨幣）為例，剛開始礦工使用CPU挖礦，后來轉(zhuǎn)向了GPU，再后來甚至有使用手機(jī)挖礦的，但最終是ASIC勝出，因為無論CPU還是GPU，在這一場景都會有許多指令集用不到，這就不能實現(xiàn)最優(yōu)化。

而ASIC足夠高效，耗電也更少。RISC-V同樣具備這樣的優(yōu)勢，能夠提供合適的算力，并且兼具低功耗的優(yōu)勢。

還值得關(guān)注的是，雖然都是RISC-V IP的提供商，但晶心、芯來科技、SiFive之間也有合作。林志明表示，我們與他們現(xiàn)在不是純粹的競爭者，而是競合者。

在技術(shù)上，我們是合作關(guān)系，希望通過合作壯大RISC-V的生態(tài)，但在商業(yè)層面，如果客戶要選擇RISC-V IP的時候，我們就是競爭關(guān)系。

小結(jié)

RISC-V是當(dāng)下最受關(guān)注的指令集，特別是在國內(nèi)大力發(fā)展自研芯片的背景下，簡單、完全開源的RISC-V指令集架構(gòu)是一個好的選擇，受到更大的關(guān)注自然也可以理解。而這樣的熱潮也讓ARM感到緊張，并且攻擊RISC-V。

不過，RISC-V在嵌入式領(lǐng)域的工具鏈已經(jīng)準(zhǔn)備好。并且，只要RISC-V基金會保持運(yùn)作，保證RISC-V處理器基本指令集的相互兼容，碎片化更多就是一個攻擊的話術(shù)。安

全方面，RISC-V標(biāo)準(zhǔn)指令集中目前還沒有安全指令，但可以用多種方式保證RISC-V處理器的安全。

至于RISC-V能否成為AI和IoT時代的時代代表性指令集架構(gòu)，技術(shù)本身不存在障礙，但林志明認(rèn)為需要一些機(jī)運(yùn)，與巨頭公司的深度捆綁，或者找到PC和手機(jī)量級的產(chǎn)品。

毋庸置疑的是，隨著RISC-V產(chǎn)品的大量上市，AIoT芯片市場，x86、ARM、RISC-V的爭奪戰(zhàn)正變得激烈。