2019-08-19 21:21:50
“你是否想过，人人都能设计自己的CPU？”这似乎是个疯狂的问题，但在RISC-V开源架构下，或许它不只是梦想。近日，阿里旗下芯片公司平头哥发布了首款芯片玄铁910，这是一款高性能RISC-V架构处理器，可用于5G、AI、网络通信、自动驾驶等领域。此外，阿里还推出了“普惠芯片”计划。
8月8日，IBM高价收购的著名企业开源软件和解决方案提供商红帽正式加入RISC-V基金会。去年年底，RISC-V基金会与Linux基金会宣布合作。开源硬件与开源软件巨头的合作， 预示着开源硬件的时代来临。
“在RISC-V开源架构下，没有了知识产权的制约，谁都可以做芯片，中国企业有机会依托RISC-V获得更多创新。” 对于RISC-V的未来，中国开放指令生态系统（RISC-V）联盟理事长、中国工程院院士倪光南如是认为。
让芯片门槛大大降低
RISC-V是第五代精简指令集（RISC）的简称。目前CPU最主流的指令集架构有两个，一个是基于复杂指令集CISC的X86架构，广泛用于Intel、AMD处理器；另一个是基于精简指令集RISC的ARM架构，广泛用于移动通信设备。
2010年，加州大学伯克利分校的研究团队准备启动一个新项目，但碍于X86的知识产权问题、AMD的高昂授权费，研究团队决定临时组建一个小组，设计新的指令集架构。于是，RISC-V架构诞生了。
RISC-V有三个特点：精简（模块化，可扩充）、开源、免费。RISC-V将基准指令和扩展指令分开，基准指令只有几十条，用户可以通过扩展指令，选择不同的模块组合，以满足不同的场景需要。此外，RISC-V无需付费授权，允许使用者修改和重新发布开源代码，也允许基于开源代码开发商业软件发布和销售。
对芯片研发企业来说，ARM卖的是产品，而RISC-V卖的是服务。ARM架构下，芯片研发企业没有IP的自主知识产权，而在RISC-V架构下，芯片研发企业拥有自主知识产权。过去，芯片企业通常是直接向ARM公司购买标准IP的使用授权，现在，企业可以基于RISC-V指令集自主研发，也可以向以SiFive为代表的RISC-V商业公司购买定制化服务。
“RISC-V架构指令集是开放的，就像给你一扇扇门窗，你可以拿去造一栋房子。” 国家超级计算深圳中心（深圳云计算中心）主任冯圣中如此形容。
“以前X86的知识产权被Intel和AMD所垄断，而ARM的授权费又十分昂贵。”在打造“中国芯”的道路上，倪光南是坚定的布道者，而RISC-V最大的改变，是指令集开源带来的市场规则改变、芯片门槛的降低。
“RISC-V让中国的科创公司介入平台和技术有了产业根基，未来，定制化芯片将成为主流，产品级创新将层出不穷。”上海聪链信息科技有限公司创始人兼CEO丁强说。
新兴领域成应用主流
RISC-V的发展时间不长，但可以用“百舸争流”来形容。
据统计，中国有300家以上单位正在关注RISC-V或以RISC-V指令集进行开发，已有10余家单位加入了RISC-V基金会。
仔细看RISC-V的应用领域，会发现，AI、IoT等新兴领域是主流。
2018年9月，华米科技推出第一款芯片“黄山1号”。这是全球第一款RISC-V开源指令穿戴处理器。“黄山1号”的诞生，意味着RISC-V应用场景拓展向前迈进了一大步。2019年6月“黄山1号”已流片量产。
2019年7月18日，中科物栖对外展示了其两颗RISC-V的AIoT芯片、Jeejio超微计算机、物端AI全栈解决方案等核心产品。JX1适用于实时嵌入式设备，JX2适用在物体分类、物体检测、语音识别、自然语言处理以及内容生成等AI任务。
为什么芯片企业纷纷选择AI、IoT领域作为RISC-V的应用场景？
晶心科技总经理林志明认为，RISC-V拥有简洁、模块化的特性，特别适合多样少量化的物联网应用，使得开发者在设计SoC（系统级芯片）时能直接由带有简洁指令集的RISC-V CPU着手，符合物联网产品恰好到位并兼顾节省成本的要求。此外，RISC-V允许开发者添加和修改指令，能针对应用领域做优化，特别适合用于AI运算。
丁强则认为，信息采集后的处理方式有两种，服务器计算和边缘计算。以人脸识别为例，前者需要将影像集中到服务器识别，后者则直接在终端设备识别。在监控、手环等物联网领域，边缘计算能大大节省服务器资源。由于这些场景往往是特定的，对技术生态的依赖比较弱，因此特别适合新兴的RISC-V。
定制化芯片是方向
似乎，与传统理念不同，互联网公司也纷纷加入芯片市场的蓝海中。
对此，丁强认为，原因有两点。第一，互联网公司掌握着渠道和需求。需求越明确，芯片的性能、功耗、成本就会做得更好，因此，互联网公司在芯片定制方面具有天然的优势。第二，从系统角度看，芯片可以变成企业的价值载体，芯片的定价能力，取决于它所在系统的价值。互联网公司的优势是流量，把硬件作为流量入口，是一种获客方式。
随着RISC-V的开放，芯片门槛降低，越来越多的企业加入了芯片研发和制造，未来的芯片市场必将百花齐放。谁又能从中脱颖而出呢？
定制化芯片或是未来的发展方向。
从算力角度来说，定制化芯片是能够大大节省算力。对于特定场景，一颗定制芯片的算力可能相当于100颗通用型芯片。因为通用型芯片中只有1%的逻辑单元为这个场景工作，而定制化芯片100%都在工作。
从企业角度来说，差异化产品和服务才能带来附加值，获得定价权。因此，针对细分市场的定制化芯片将是企业争取的方向。
丁强认为，对于芯片企业来说，要获得可持续发展，必须持续产生利润，来进行技术平台迭代。这是一场漫漫长征。RISC-V让初创企业从过去0-1的变成了0.5-1，但是要从0.8到0.85，可能是一个关卡。能否度过这个关卡，既涉及技术问题，又涉及经营问题。持续提供差异化创新产品，进行技术平台的迭代，将是从中脱颖而出的关键。
防碎片化是挑战
虽然RISC-V赶上了时代的风口，给中国芯片市场带来了很大机遇，但未来依然挑战严峻。
倪光南表示，任何一种新兴事物的发展，生态系统的建设是关键，RISC-V也不例外。RISC-V让谁都可以造芯片，但能否形成流片，形成商业模式和生态链，以及软件系统的授权都是RISC-V面临的挑战。
RISC-V政策和产业的扶持正纷纷兴起。
2018年，中国RISC-V产业联盟（CRVIC）、中国开放指令生态系统（RISC-V）联盟先后成立，多家知名企业和高校加入。
2018年8月，上海赛昉科技有限公司（SiFive中国）在张江成立，将RISC-V产品和服务延伸到国内，为帮助国内客户形成自主可控的技术和国内RISC-V生态发展起到推动作用。
2019年，晶心科技推出四大计划，包括自由开展芯片计划、简易开展芯片计划、大学芯片开展计划及客户自主芯片计划，以专业及创新技术多管齐下助力RISC-V成长。
2019年5月，芯来科技推出“一分钱计划”，旨在改变产业界应用RISC-V处理器应用难的状况。目前N201内核在芯来官网上已经可以免费申请。
此外，中国电子信息产业发展研究院、国家超级计算深圳中心（深圳云计算中心）、各大高校也已纷纷成为两大联盟的理事和会员，积极参与到RISC-V处理器的研究与测试中。
但这一切都刚刚起步，RISC-V未来的生态建设依然任重道远，需要时间和经验来积累。
防止碎片化也是RISC-V需要面临的挑战。
倪光南表示，RISC-V采用BSD（Berkeley Software Distribution）开源许可协议，这个协议自由度很大，允许使用者使用、修改源代码，也可以将修改后的代码作为开源或者专有软件再发布。它有助于RISC-V产业化，但也容易产生分支和碎片，不利于形成标准化统一架构。相对而言，Linux的GPL（General Public License）协议严格许多，它允许使用者使用、修改代码，但不允许修改后和衍生的代码作为闭源商业软件发布和销售。如何既能保证RISC-V产业化，又能防止碎片化，是各方需要研究的问题。
另一方面的挑战，则是人才的培养。
林志明表示，对于晶心科技这类有多年芯片开发经验的企业，技术不成问题，最大的困难反而是人才的获得。希望能和同业之间多进行交流合作，尽快培养专业人才。
