半导体开源架构RISC-V崛起，华为、阿里等中企积极参与

Posted 2023-04-07

参考技术A （全球TMT2022年3月16日讯）在半导体开发领域，“RISC-V”正在崛起。RISC-V是规定半导体基本规格的指令集架构（ISA）之一，由美国加州大学伯克利分校的研究人员从2010年开始开发。RISC-V最大的优势在于完全的免费开源。最近RISC-V的存在感提升。该标准首先在可穿戴设备和智能家电等领域不断得到应用，有预测显示，到2025年采用率将达到近3成。

在中国，华米 科技 等可穿戴设备厂商一直采用这种架构。阿里巴巴集团以RISC-V为基础开发出了用于物联网的AI芯片，并将其IP公开。此前有消息称，华为为鸿蒙系统的开发人员提供了首个基于RISC-V架构的鸿蒙开发板Hi3861芯片。

海外的大型IT企业也在积极采用RISC-V。美国谷歌2021年10月推出了新款智能手机“Pixel 6”系列，利用RISC-V为该系列开发了用于保护数据的半导体。美国苹果已开始在招聘网站上招募“RISC-V程序员”。 西部数据提出了将存储装置的控制半导体换成RISC-V产品的方针。日本企业方面，索尼半导体解决方案和日立制作所等也加入了该团体。

GoogleIntel腾讯等大厂相继入局，RISC-V 终将彻改半导体行业！

【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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