“缺芯”困境之下,开源架构RISC-V能否打破英特尔的垄断?

业界
2019
05/20
15:02
彭新
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中兴、华为事件牵引舆论场,“缺芯”成为民众关注的热点议题,其中讨论的焦点在于:海外企业长期垄断市场,遏制中国科技企业纵深发展。在亟需打破现实困境的要求下,中国芯片产业突破的机会点在哪里?

问题的答案之一,可能是基于RISC-V指令集的开源芯片。

做CPU设计首先需要指令集架构,接着根据架构设计芯片。全球微处理器指令集架构中,流行的架构有x86、ARM、Power、SPARC、MIPS等。其中,x86主宰了PC、服务器等高性能高功耗领域,而ARM专注于手机、物联网等低功耗低成本领域,两者占据了主流市场。IBM的Power架构主要在服务器领域占有一席之地;随着甲骨文放弃硬件业务,SPARC架构前途未卜。

RISC-V是一种免费开源指令集架构(ISA)。由加州伯克利分校的研究团队开发与公布,于2011年5月正式发布第一版。该指令集设计非常简单,采用了基础指令集与扩展指令集的方式,基础指令集只包含了不到50条指令。

历经八年时间发展,一度不被业界看好的RISC-V指令集,逐渐获得大量企业支持。2015年非盈利组织RISC-V基金会成立,旨在凝聚全世界力量构建开放社区,推广RISC-V架构。迄今已有100多个机构加入,包括谷歌、华为、IBM、阿里巴巴、英伟达、高通、三星等企业,以及加州大学伯克利分校、麻省理工学院以及中科院计算所等学术机构。

相对于ARM和x86,RISC-V强调开源和成本优势,并以简单可扩展的指令集提供更高效的硬件。

换句话说,采用RISC-V架构设计芯片,一方面可以避免庞大的授权金,而且使用者可以任意挑选需要的指令组合来开发物联网应用,轻量化的芯片架构也很适合用于低能耗、高效率的物联网运算需求。

“过去像ARM或者是英特尔x86,它的指令本身是不能取消的,不管你在哪个应用领域,它都要全部实现。但是,你的优化程度、支持程度可以根据你应用领域的不一样侧重不同的优化。而RISC-V因为它有这种模式化,所以除了为系统软件兼容性所需的最基本的指令,其他不需要的那些领域的指令可以直接去掉。” RISC-V基金会CEO Calista Redmond在近日基金会中国路演活动中,接受采访时表示。

部分行业人士认为,在AI、物联网时代,RISC-V有机会向ARM、x86发起挑战。英特尔自行设计和生产芯片,不够开放且架构复杂。当前物联网主流的ARM等指令集需要付费授权,授权费用也愈来愈昂贵。对于想要投身物联网产业的创业公司而言,是个沉重的负担。RISC-V指令集彻底免费开放,允许使用者修改和重新发布开源代码,也允许将开源代码用作商业目的。“RISC-V允许你创新。像ARM和x86是不开放的,不允许你创新。RISC-V还可以降低成本,包括一些许可证之类的费用。” Calista Redmond说。

另一方面,物联网行业应用的碎片化,不同场景需要不同的解决方案,需求多样性给灵活的开源芯片留出机会。且当下物联网市场应用程序有限,生态系统要求不那么高,RISC-V就更为适合。

Calista Redmond指出,除物联网以外,RISC-V还可在类似碎片化的市场起到作用,如数据中心和强调"边缘运算"能力的增量市场。接下来,随着RISC-V生态系统的不断扩大,其开发工具、FGPA产品、IP和设计服务也会不断增多,还将支持更多操作系统。

不过,RISC-V想要全方位进军芯片市场,与ARM以及x86分庭抗礼,其背后的生态建设尤为关键,这也是当前RISC-V中国化面临的最大问题之一。

Calista Redmond承认,作为新兴架构,押注处于起步阶段的RISC-V风险必然存在,“现在大家好像都是在等别人迈出第一步,因为具有一定的风险性,对于投入与回报是否成正比未知。”她说,“但是实际上第一个吃螃蟹的他是有优势的,只是说现在的优势还很难定义。所以,大家对此都有一些犹豫。”她表示,基金会的责任之一就是将企业的顾虑降低到最低,通过协作把事情说清楚。

此前RISC-V基金会主要关注硬件层面, Calista Redmond表示未来基金会更会专注于软件层面和生态构建。“从我的角度来说,我并不是说一定要定义这个生态系统一定要有什么,而是说成员们觉得需要什么。更关键的是大家能够一起贡献,来决定这个东西,而不是RISC-V(基金会)来指定。” 她说。

当前,一些中国厂商正积极投入RISC-V生态发展中。小米生态链中专注于穿戴式装备的华米科技,在去年九月推出了第一款以RISC-V架构开发的处理器芯片,号称具备人工智能功能。同期在去年九月,中天微推出了基于RISC-V架构的处理器CK902,随后中天微被阿里巴巴收购,与阿里内部的芯片团队达摩院整合成立平头哥半导体公司,推动RISC-V商业化。据RISC-V基金会透露,目前其在中国拥有25家会员,未来计划发展到300家以上。

【来源:界面新闻          作者:彭新

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