GoogleIntel腾讯等大厂相继入局,RISC-V 终将彻改半导体行业!
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【CSDN 编者按】开源的 RISC-V 架构,正成为不少大厂发力的新方向。近期,Google 在 RISC-V 峰会上表示,想要让 RISC-V 成为 android 的 T1 级支持架构,让其地位与 ARM 处理器处于同一水平;去年,Intel 宣布投入 10 亿美元创造 RISC-V 创新基金;国内百度、腾讯也纷纷加大对 RISC-V 的投资......在这种趋势下,RISC-V 计算机架构将迎来哪些机遇?
在本篇文章中,Rios 实验室联合主任、睿思芯科创始人兼董事长谭章熹将围绕 RISC-V 在 2022 年发展,探析其走向高端化的有效路径,并展望 2023 年的最新发展趋势。
与此同时,基于 RISC-V 的芯片领域,CSDN 重磅发起《2022-2023 中国基础软硬件开发者大调查》,欢迎扫描下方二维码,参与问卷调研,更有 iPad 等精美大礼等你拿!
作者 | 谭章熹 责编 | 屠敏
出品 | CSDN(ID:CSDNnews)
2022年,对于略显年轻的RISC-V行业来说,这是比较特殊的一年。
作为开源、精简的计算机架构,它诞生于上个世纪,本世纪初发展到第五代,却已经隐隐有和PC领域的x86、移动端的ARM三足鼎立的趋势。
过去,RISC-V的发展中,低端、MCU、IoT都是它在市场上的关键词。作为它最早的参与者和支持者,我一直认为这其实对RISC-V的认识是不完整的。它的潜力非常大,有机会给很多有特殊需求的领域提供芯片、生态扩展到覆盖各个性能场景,过去一年的一系列消息也恰恰是它走向高端化的有力证明——
2022 年1月,英特尔表态投入10亿美金打造RISC-V创新基金,表态支持RISC-V发展;9月,SiFive成为NASA即将推出的高性能航天计算 (HPSC) 处理器提供核心 CPU的供应商,用RISC-V架构的芯片搭建要求极高的航空领域的高性能处理器。
时值2023年初,我在此抛砖引玉,和大家聊一聊过去一年以来RISC-V的几个重点和未来走向。
在高性能市场崭露头角
从前面聊的消息可以看到,RISC-V的应用场景、和重要程度都在加深,这也印证了我认为的RISC-V的一个最终发展趋势:高端化。
这是由于RISC-V最基础的特点:开源、精简、模块化。开源,意味着它不受任何单一公司控制,有着巨大可能性与未来潜力;精简,意味着它的可扩展性很强,没有很多历史包袱;模块化的特性,则让它能够很好地解决目前随着智能化的精度增加,更特殊的一些计算需求。
也正是因为这些原因,它的特性其实非常契合未来我们在服务器、数据中心等高端场景的芯片需求。
再比如文章开头我提到的SiFive和NASA的合作—— 2022年9月消息,NASA选择了美国的RISC-V厂商SiFive为他们即将推出的高性能航天计算 (HPSC) 处理器提供核心CPU。从行星探索到月球和火星表面任务,预计HPSC将用于几乎所有即将进行的太空任务。
除了一个8核SiFive IntelligenceTM X280 RISC-V矢量核外,HPSC还将使用四个SiFive RISC-V核,以提供当前太空计算机100倍的计算能力。许多太空任务组成部分,包括自主漫游车、视觉处理、太空飞行、制导系统、通信和其他应用程序,都将受益于计算机性能的显着提高。
这是要上太空的,最核心的部件,也用上了RISC-V,就是对RISC-V真实地位的一个有力证明:它有能力支撑需求极高的高端场景算力需求。
在刚刚过去的RISC-V峰会上,Ventana也宣布推出了Veyron系列高性能RISC-V处理器。Veyron V1是该系列的第一个成员,采用高性能Chiplet和IP的形式提供。这些高性能产品的推出都展现了目前RISC-V行业走向高端的趋势。
从另一个角度来说,在这些高端场景应用里面,往往需要进行定制化,假如追求新的技术突破或一些创新的时候,RISC-V独到的优势天然就会吸引到企业来选用。而它开源的特点又让研发没有太多负担,商业化路径明晰。再想想近期Arm与Qualcomm的诉讼,在授权费用上有着很多争端,不难明白为什么RISC-V在商业化方面有着越来越强的吸引力。
可以想象,除了车载芯片,服务器、数据中心等领域我们都会逐渐目睹RISC-V芯片从进场负责边缘应用、到成为核心处理器的一个过程。
去年这些实际落地的应用已经可以证明,在性能需求很高、要求很专业的领域,RISC-V能做得好,未来也会越来越好。
大公司入局,创新始终是最强驱动力
除RISC-V高端化,今年大公司的动向也释放出了一些值得关注的市场信号——为了保证不错过RISC-V这一浪潮,他们或直接切入,或提前布局。
2022年刚开年时,Intel就丢了一个重磅消息:将投入10亿美金打造创新基金,提供资金、晶圆厂服务和重要技术,其中大部分都将用于协助RISC-V创新企业的长期发展。作为半导体领域长期霸主之一,Intel拥抱RISC-V可谓意味深远:首先,从其公司战略上,可能代表着扶持RISC-V与Arm竞争,并借开源的RISC-V打磨自己的晶圆厂;其次,Intel这样的行业巨头积极表态并参与其中后,RISC-V的生态发展,将得到一股强劲的驱动力。
在这次真金白银的投入之前,Intel已经多次表达过对RISC-V的兴趣。比如领投RISC-V IP开发商SiFive的C轮融资,并在去年出价20亿美元提出收购案。虽然收购并未落地,然而Intel在积极拥抱RISC-V,已经是显而易见的事情。
而这次Intel宣布的10亿美金基金并加入RISC-V国际基金会,更是意味着Intel对于扶持RISC-V在微架构领域与Arm竞争、以及将RISC-V架构芯片纳入IDM2.0版图的长远愿景。
这对于整体RISC-V生态是一个好消息——Intel作为行业非常资深的企业,能作为一个重要推手,加速RISC-V生态成形。
尤其是Intel这次发布的新消息,在各个层面上提供针对RISC-V企业早期需求的帮助,包括10亿美金的资金,授权差异化RISC-V IP以加速创新,提供对基于 RISC-V 的开放式IntelChiplet block的访问,探索RISC-V相关的创新芯片架构和先进封装技术。
这也是因为,Intel看好未来RISC-V落地很广阔——并非局限在IoT领域,而有很多高端场景。RISC-V的这些潜力,意味着它可以和Arm竞争,并最终形成X86、Arm、RISC-V三足鼎立的格局。
另一方面,借助开放开源的RISC-V,Intel也可以进一步打磨自己的晶圆厂,更快地迭代晶圆厂、半导体工艺,维持自己主要业务模式上处理器霸主的地位。
从历史角度看,可以回望当年微软崛起,IBM对Linux一路扶持的往事,其中逻辑是类似的。这样的战略投入成就了开源的Linux在操作系统中的地位;而RISC-V作为最新一代开源指令集,前景可期。
可以说,这是Intel一个长远的布局,不是仅仅跟一两家公司竞争,而是看到了RISC-V未来巨大的的潜力。
除了Intel以外,市面上很多企业或多或少都做出了对RISC-V的投入、或表示关注。
2022年年初的CES上,Mobileye(已被Intel收购)发布12核RISC-V自动驾驶芯片EyeQ Ultra,CPU内核全部用的是RISC-V。从产品角度来看,他们去做这个选择,正是因为RISC-V的特点,在这个例子中就是可定制化的特性以及商业上的灵活性,所以它选择了RISC-V。
还有Apple之前开始招募RISC-V相关工程师等消息。
如果说高端场景的应用验证了RISC-V架构的能力,那这些企业的关注很大程度上都是来自RISC-V在商业上的潜力。
这是因为最初的设计就意味着它没有授权的桎梏,更灵活,这些定制化的解决方案迭代周期也更快,可以说,RISC-V本身就是非常鼓励创新的架构。
这和两个市场的需求是非常匹配的:充满活力的中国市场,和变动不断、受成本影响较大的创业市场。在此之前,中国市场在IoT领域的RISC-V处理器出货量就占全球的50%以上,而随着RISC-V处理器走向高端,我相信中国市场也会是其中很重要的参与者和探索者。
展望2023:RISC-V大洗牌,生态及人才储备逐步建立
2023年我对RISC-V领域的预期,是“破而后立”。
首先 ,今年以来资本市场转冷,而高端RISC-V芯片的研发投入较高,这可能意味着一些新创立的公司会面临比较多的困难,甚至一些已经成立一段时间的公司也会有资金上的压力。
但RISC-V的热度仍将持续。在此期间,一定会有一些公司受到市场的压力,也一定会有一些公司找到自己的市场地位并且加速发展。最终会留下的都是掌握了核心技术、在垂直领域拥有竞争力的企业,也是一个大浪淘沙的过程。
在高性能的RISC-V领域,我认为未来的市场版图会是比较分化的,各个公司会有自己专注的垂直领域。
主要原因在于,目前RISC-V的软硬件生态还正在完善过程,从垂直领域入手更容易突破,通用芯片则挑战更大。另一方面来看,在垂直市场里企业可以基于对终端应用的理解,结合RISC-V可定制化、Open License的特性,更容易做出商业上有竞争力的产品。
除了这个趋势以外,从RISC-V行业发展角度来说,目前我们仍旧面临着一些挑战,这也是未来进步的方向。
首先是生态问题。说实话,比较年轻的RISC-V目前生态确实还比较有限,包含软件的生态和硬件的生态。硬件方面生态,比如说像一些IP,包括一些周边辅助的东西,IP其他的一些知识,软件的编译器、library库等,都仍旧有欠缺。
整体而言,RISC-V的技术是绝对有做高端产品的能力的,未来这也是一个必然的发展方向,只是在发展过程中,生态仍不完备。
当然,这个问题只是暂时的——在科技进步的过程中,我们是向前看而非向后看,随着时间的推移,越来越多的参与者进入行业,生态必将进一步繁荣,一些重量级企业的参与,也会加速这一过程。
这也是为什么上文中我提到,Intel的明确表态和投入会对生态起到一个加速作用。
另一方面,由于RISC-V本身的开源特性,越来越多的IP核开发、共享后,生态发展会很快。
世界上最大的存储设备制造商之一Western Digital也已经开始使用RISC-V架构。目前所有连接到 RAM 和 SSD 的微控制器都是在其内部基于 RISC-V 设计的硅片上制造的。去年他们开源了其内部设计的寄存器传输级(RTL)设计抽象 SweRV RISC-V核心。
Western Digital认为,通过让第三方使用核心,它将有助于推动硬件和软件设计人员采用RISC-V架构。这也将确保Western Digital自己的未来设计将得到更好支持。
正如之前我提到的,其实很多企业都感受到了开源的RISC-V的魅力,它给大家带来了一个全新的选择。在很多过去可能局限在Arm或者X86架构的场景下,RISC-V的存在就意味着大家会有一个额外的选择,这就会不断再次反向促进行业的发展。
其次是人才问题。从数十年前开始,半导体人才培养的模式就是需要至少6-7年的学习,并且至少要在行业有过几年经验,可能才是一个较为合格的工程师。因为仅仅在学校里面科研论文,跟真实参与产品设计、制作、流片等过程,还是有很大区别的。
这意味着,这是一个入门比较难、比较慢的行业。
然而前几十年,不管是风险投资,还是普通群众,对于芯片这个行业都不算特别感兴趣——回报周期长,投入高——真正会花这么多时间投入这个行业的还属少数。
之前新京报采访了清华大学集成电路学院王志华教授、华南师范大学半导体科学技术学院院长李京波教授等人,结合报告数据,分析报道我国芯片人才缺口以数十万计。而每年能学成毕业进入行业的,可能就几万人。
当然全世界芯片行业都缺人,但是中国尤甚。这件事情并没有一蹴而就的解决办法,只有逐渐补缺口。
总体而已,2022年以来,RISC-V已经成为半导体领域最不可忽视的关键词,而我相信随着整个行业生态成型、技术迭代,RISC-V将给半导体领域持续提供创新的基础,走上发展的快车道。
作者介绍:谭章熹,博士,清华伯克利深圳研究生院兼职教授。睿思芯科公司的创始人和CEO。他在加州大学伯克利分校获得计算机科学博士学位。他和获得2017 年图灵奖的David Patterson教授建立起RISC-V国际开源实验室。谭博士专攻计算机体系结构和超大规模集成电路设计。2013年从伯克利大学毕业后,他加入了Pure Storage,担任Pure的第一位芯片设计师。谭博士拥有超过20项美国闪存系统和硬件加速器专利。
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