8月24日，倪光南院士在2022 RISC-V中國(guó)峰會(huì)致辭中表示：目前，主流CPU市場(chǎng)仍被X86、ARM架構(gòu)壟斷，但新興的開源指令集RISC-V將為我國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供新機(jī)遇，如果抓住機(jī)會(huì)，就有可能在CPU核心技術(shù)上掌握主動(dòng)權(quán)。

誕生于2010年的RISC-V，是一個(gè)基于精簡(jiǎn)指令集(RISC)原則的開源架構(gòu)，是ARM和x86架構(gòu)之外規(guī)模最大的CPU架構(gòu)，同時(shí)也是國(guó)內(nèi)自主研發(fā)芯片的主攻架構(gòu)之一。

在地緣政治影響全球經(jīng)濟(jì)的當(dāng)下，芯片自主重要性不言而喻。本月，美國(guó)總統(tǒng)拜登本正式簽署了《芯片與科學(xué)法案2022》undefined其中明確規(guī)定獲得美方補(bǔ)助的企業(yè)十年內(nèi)不得與中國(guó)或其他令美國(guó)擔(dān)憂的國(guó)家進(jìn)行任何重大交易，市場(chǎng)對(duì)RISC-V關(guān)注度再次提高。

倪光南院士的發(fā)言，堅(jiān)定了芯片行業(yè)自主研發(fā)信心的同時(shí)，也引發(fā)了一定討論。

RISC-V架構(gòu)，為何能與ARM/X86一較高下?中國(guó)RISC-V產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀如何?它會(huì)是中國(guó)芯片自主的關(guān)鍵技術(shù)方向嗎? 帶著這些問題，鳳凰網(wǎng)科技采訪了平頭哥副總裁孟建熠，電子創(chuàng)新網(wǎng)創(chuàng)始人、半導(dǎo)體專家張國(guó)斌。

RISC-V為何能 與ARM/X86一較高下?

目前的芯片市場(chǎng)，存在X86、MIPS、ARM、RISC-V四種主流指令集，也是大家常說的芯片架構(gòu)。指令集/架構(gòu)，是存儲(chǔ)在處理器(芯片)內(nèi)部指導(dǎo)它運(yùn)行計(jì)算的一系列規(guī)范語言，包含各種復(fù)雜的算法。簡(jiǎn)單來說，指令集/架構(gòu)的先進(jìn)與否直接關(guān)系到CPU性能。

倪光南院士看好的 RISC-V，是一個(gè)基于精簡(jiǎn)指令集(RISC)原則的開源架構(gòu)。不同于x86、ARM等國(guó)外商業(yè)公司私有指令集架構(gòu)，RISC-V最大的特點(diǎn)是“開放標(biāo)準(zhǔn)化”，即允許任何人設(shè)計(jì)制造芯片、免版稅。

這意味著，任何公司都能使用RISC-V，無需擔(dān)心“斷供”風(fēng)險(xiǎn)。因此一度被視作我國(guó)實(shí)現(xiàn)芯片自主的希望。

RISC-V具備架構(gòu)簡(jiǎn)單、可模式化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。 例如，RISC-V基本指令集RV32I只有47條指令，而x86指令集已超過1400條，ARM指令集增加到了1200條。同時(shí)，X86和ARM每月都會(huì)增加兩條，而RISC-V不會(huì)再增加，這樣能降低處理器的芯片面積和能耗。

由于RV32I指令集是固定不變的，編譯器編寫者、語言程序員有穩(wěn)定的目標(biāo)，還能通過模塊化設(shè)計(jì)將不同部分組織在一起。換言之，RISC-V沒有X86/ARM指令集背負(fù)的兼容性包袱，能更好的滿足細(xì)分場(chǎng)景的需求。

RISC-V的特性，使它快速崛起于全球范圍，成為半導(dǎo)體、物聯(lián)網(wǎng)等新興應(yīng)用領(lǐng)域的創(chuàng)新焦點(diǎn)。近年來，RISC-V在工業(yè)控制、車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用較為活躍，尤其是在端側(cè)RISC-V架構(gòu)IP覆蓋了安全芯片、AIoT等應(yīng)用場(chǎng)景，而這些以往都是Arm主導(dǎo)的領(lǐng)域。

平頭哥副總裁孟建熠向鳳凰網(wǎng)科技表示，隨著AIoT時(shí)代的到來，涌現(xiàn)出越來越多的智能設(shè)備，催生了對(duì)芯片的定制化需求，這種碎片化的需求更容易被低功耗、可定制化的RISC-V處理器滿足，因此取得了顯著的進(jìn)展，發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

行業(yè)層面上，RISC-V基金會(huì)已吸引了大量廠商加盟，包括英偉達(dá)、谷歌、西數(shù)、高通、三星、華為海思等，會(huì)員已超過3100家。目前，市場(chǎng)上已經(jīng)有100億顆RISC-V內(nèi)核，RISC-V僅用12年時(shí)間創(chuàng)下的數(shù)據(jù)超過AER的同期數(shù)據(jù);2021年，共有超過160個(gè)面向各領(lǐng)域處理器核，向各行業(yè)滲透。

RISC-V是中國(guó)芯片 自研的關(guān)鍵解?

國(guó)內(nèi)芯片行業(yè)之所以對(duì)RISC-V寄予厚望，很大部分原因是美國(guó)對(duì)華為的卡脖子事件，讓我們意識(shí)到芯片一定要自主研發(fā)，擺脫對(duì)國(guó)外的技術(shù)依賴。而RISC-V的開源特性，被業(yè)內(nèi)視作可繞開西方壟斷的技術(shù)方向。

2018年，美國(guó)商務(wù)部禁止中興銷售零部件、商品，致使后者芯片短缺;2019年，美國(guó)對(duì)華為實(shí)行芯片制裁后，國(guó)內(nèi)芯片企業(yè)擔(dān)憂與ARM的合作面臨的風(fēng)險(xiǎn)，陸續(xù)加入了RISC-V陣營(yíng)。

與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)政府政策、產(chǎn)業(yè)研究等多方面協(xié)同推動(dòng)RISC-V架構(gòu)加速發(fā)展。2018年，上海市政府發(fā)布一份支持軟件和集成電路的政策，其中明確提到“支持基于 RISC-V 指令集架構(gòu)、32 位及以上的處理器芯片的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”。

同年，倪光南聯(lián)合國(guó)內(nèi)業(yè)界人士成立了中國(guó)RISC-V產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。隨后，在中科院牽頭下，中國(guó)開放指令生態(tài)(RISC-V)聯(lián)盟成立。兩個(gè)聯(lián)盟的成立，初衷都是為推動(dòng)RISC-V 生態(tài)在中國(guó)本土的完善。

目前，RISC-V理事會(huì)中80%以上的最高級(jí)別會(huì)員都為中國(guó)企業(yè)，超過70%的RISC-V主要成員來自中國(guó)，包括阿里巴巴、華為、中芯國(guó)際、紫光展銳、晶晨股份、芯原股份等。截至今年，RISC-V處理器在IoT的應(yīng)用規(guī)模超100億，中國(guó)公司的出貨量占50%。

中國(guó)企業(yè)在RISC-V技術(shù)和應(yīng)用上的貢獻(xiàn)度也越來越高。 8月24日，阿里平頭哥發(fā)布首個(gè)高性能RISC-V芯片設(shè)計(jì)平臺(tái)無劍600，將RISC-V從1GHz主頻性能帶到2GHz商用性能水平;去年底，華為海思官網(wǎng)公布全新的高清電視芯片Hi373V110，內(nèi)置海思全自研RISC-V架構(gòu)的CPU;此外，中興、芯原股份也在加速自研基于RISC-V架構(gòu)的產(chǎn)品。

多位專家認(rèn)為，RISC-V架構(gòu)對(duì)于中國(guó)企業(yè)來說是一個(gè)難得的機(jī)遇，因?yàn)镽ISC-V起步晚，國(guó)內(nèi)外差距并不像傳統(tǒng)X86架構(gòu)領(lǐng)域那么大，有一定的趕超空間。

半導(dǎo)體專家張國(guó)斌透露，盡管ARM/X86架構(gòu)還是CUP市場(chǎng)主流，但為了提前搶占物聯(lián)網(wǎng)、AR智能等市場(chǎng)風(fēng)口，RISC-V已成為不少車企、以及科技公司的重點(diǎn)項(xiàng)目。

RISC-V生態(tài)不夠成熟，具有專利風(fēng)險(xiǎn)

雖然RISC-V為國(guó)內(nèi)突破芯片壟斷帶來了希望，但也不能盲目樂觀，它還有諸多風(fēng)險(xiǎn)和技術(shù)挑戰(zhàn)。

半導(dǎo)體專家張國(guó)斌告訴我們，業(yè)內(nèi)已有共識(shí)，RISC-V是開源指令集， 但不是完全免費(fèi)。 例如，部分公司會(huì)基于RISC-V指令集設(shè)計(jì)出商業(yè)型CPU，然后再將CPU賣出去或者進(jìn)行授權(quán)。 從這個(gè)意義上說，它是開源的，不是免費(fèi)的。

與此同時(shí)，基于RISC-V架構(gòu)開發(fā)芯片的風(fēng)險(xiǎn)成本不可被忽視。RISC-V是開源可供使用的，也意味著沒有“售后”服務(wù)，采用該架構(gòu)出現(xiàn)問題可能需要自行摸索解決方案。在專業(yè)性極強(qiáng)的芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域，處理問題可能要付出更多的成本和時(shí)間。

RISC-V當(dāng)前處于發(fā)展階段，目前很多接口不兼容RISC-V，這也阻礙其發(fā)展。 孟建熠指出，ARM已建構(gòu)起一套更為完整的軟硬件生態(tài)體系，并形成了可靠的商業(yè)循環(huán)，RISC-V要發(fā)展到ARM的成熟度，還有一段長(zhǎng)路要走。

張國(guó)斌則表示，ARM在中國(guó)花了十年以上時(shí)間才建立成熟的生態(tài)。RISC-V起點(diǎn)較高，國(guó)內(nèi)響應(yīng)企業(yè)也好，時(shí)間可能會(huì)縮短，至少也要三至五年時(shí)間。“市場(chǎng)穿透力沒那么快，現(xiàn)在真正基于RISC-V量產(chǎn)芯片并不多，也沒有通用型芯片。”

此外，相比X86和ARM，RISC-V在高性能計(jì)算領(lǐng)域的發(fā)展仍不充分。

GMP 庫(kù)開發(fā)者 Torbj?rn Granlund 曾指出，RISC-V指令集過于簡(jiǎn)單且碎片化，導(dǎo)致它大部分的應(yīng)用場(chǎng)景是嵌入式。高性能處理器方面，RISC-V芯片產(chǎn)品以32位居多。從現(xiàn)實(shí)情況來看，RISC-V將繼續(xù)向高性能演進(jìn)，而高端化“起勢(shì)”也需長(zhǎng)時(shí)間的錘煉。

孟建熠表示，高性能RISC-V芯片的量產(chǎn)，要求先進(jìn)工藝，更考驗(yàn)整個(gè)芯片設(shè)計(jì)的能力，特別體現(xiàn)在性能和功耗的平衡把握上，需要投入大量的研發(fā)精力。

最后，RISC-V的興起還需要新產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)。

在電腦處理器、手機(jī)處理器領(lǐng)域，X86/ARM生態(tài)已經(jīng)相當(dāng)成熟，RISC-V想從中爭(zhēng)奪市場(chǎng)份額，無異于“虎口奪食”。而在物聯(lián)網(wǎng)、安全芯片、智能穿戴等領(lǐng)域，Arm市場(chǎng)基石并不穩(wěn)固，對(duì)于RISC-V來說更有機(jī)會(huì)。