半導(dǎo)體開源架構(gòu)RISC-V的崛起時(shí)代，效率達(dá)驚人的10倍

據(jù)日本經(jīng)濟(jì)新聞網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，在用于物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的半導(dǎo)體開發(fā)領(lǐng)域，任何人都能使用的開源標(biāo)準(zhǔn)“RISC-V”正在崛起。該標(biāo)準(zhǔn)首先在可穿戴設(shè)備和智能家電等領(lǐng)域不斷得到應(yīng)用，有預(yù)測(cè)顯示，到2025年，RISC-V架構(gòu)的采用率將達(dá)到近3成。RISC-V正在成為希望以智能手機(jī)為起點(diǎn)而涉足物聯(lián)網(wǎng)的英國(guó)ARM的主要競(jìng)爭(zhēng)者。“可以實(shí)現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品10倍以上的電力效率”，2021年11月，日本半導(dǎo)體開發(fā)初創(chuàng)企業(yè)ArchiTek的社長(zhǎng)高田周一在當(dāng)時(shí)于橫濱舉行的RISC-V行業(yè)展會(huì)上發(fā)布了一項(xiàng)研發(fā)成果。高田出身于日本松下，他所領(lǐng)導(dǎo)的ArchiTek公司從事物聯(lián)網(wǎng)人工智能(AI)半導(dǎo)體業(yè)務(wù)，該公司在開發(fā)可提高電力效率的電路時(shí)采用了RISC-V。

RISC-V是規(guī)定半導(dǎo)體基本規(guī)格的指令集架構(gòu)(ISA)之一，由美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校的研究人員從2010年開始開發(fā)。由于是開源架構(gòu)，任何人都可以無(wú)償將其用于設(shè)計(jì)。在主要的指令集架構(gòu)中，美國(guó)英特爾公司的“x86”是個(gè)人電腦架構(gòu)的主流，軟銀集團(tuán)旗下企業(yè)英國(guó)ARM的指令集架構(gòu)則是智能手機(jī)架構(gòu)的主流。在被視為下一個(gè)增長(zhǎng)市場(chǎng)的物聯(lián)網(wǎng)用途架構(gòu)方面，ARM同樣占據(jù)優(yōu)勢(shì)，但最近RISC-V的存在感不斷提升。在積極引進(jìn)RISC-V的中國(guó)，華米科技等可穿戴設(shè)備廠商以及電子煙半導(dǎo)體廠商一直采用這種架構(gòu)。美國(guó)企業(yè)方面，半導(dǎo)體巨頭“西部數(shù)據(jù)”對(duì)引入RISC-V十分積極，該公司提出了將存儲(chǔ)裝置的控制半導(dǎo)體換成RISC-V產(chǎn)品的方針。

當(dāng)然，作為處理器架構(gòu)的后來者，RISC-V架構(gòu)目前也還存在很多明顯的短板。包括開源內(nèi)核還需要更精細(xì)的打磨，此前普林斯頓大學(xué)的研究人員曾發(fā)現(xiàn)了RISC-V內(nèi)核的一些缺陷，有關(guān)于信息存儲(chǔ)和信息檢索。RISC-V基金會(huì)對(duì)此表示，這些錯(cuò)誤不會(huì)影響大多數(shù)版本的RISC-V，但對(duì)于高性能系統(tǒng)來說，這些錯(cuò)誤可能問題更加突出。

目前俄羅斯正在被各方制裁，RISC-V或是唯一選擇了，此前俄羅斯Baikal Electronics公司推出的“Baikal”(貝加爾湖)系列處理器內(nèi)，有一顆基于RISC-V架構(gòu)的協(xié)處理器，用于安全啟動(dòng)和管理，說明這家俄羅斯最具代表性的芯片公司也在研究RISC-V架構(gòu)，能否在短時(shí)間內(nèi)更進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)基于RISC-V架構(gòu)的自研處理器，相信很多俄羅斯的科技公司也在關(guān)注著。

有人可能會(huì)質(zhì)疑，即便是研究出來了，造不出來也是白費(fèi)功夫。不過，非常時(shí)期就需要非常手段，目前俄羅斯芯片制造商Mikron Group是擁有65nm芯片制造能力的，雖然只相當(dāng)于全球芯片產(chǎn)業(yè)2006年的水平，但上世紀(jì)90年代中期，數(shù)據(jù)中心理念就被接受了，本世紀(jì)前幾年廣泛存在的數(shù)據(jù)中心證明，以當(dāng)時(shí)的芯片技術(shù)數(shù)據(jù)中心是可以運(yùn)轉(zhuǎn)的，只是能耗有點(diǎn)高。當(dāng)X86架構(gòu)和ARM架構(gòu)的門都對(duì)俄羅斯關(guān)閉之時(shí)，RISC-V架構(gòu)成為唯一的出路，接下來就是俄羅斯科技公司的生死時(shí)速，如若替代方案不能如期而至，那么俄羅斯的國(guó)計(jì)民生將遭受巨大的沖擊。

RISC-V 通常被稱為芯片界的 Linux，工程師們?cè)谠O(shè)計(jì)、設(shè)置和改進(jìn)架構(gòu)方面通力協(xié)作。RISC-V International 制定了免費(fèi)許可的規(guī)范，芯片設(shè)計(jì)人員可以在自己的處理器和SOC里視情況自由實(shí)現(xiàn)。

中國(guó)和歐洲正在轉(zhuǎn)向 RISC-V以期實(shí)現(xiàn)芯片國(guó)產(chǎn)化，獲得芯片自主權(quán)。業(yè)界公司也在考慮使用 RISC-V ，以降低因采用Arm 和 x86 架構(gòu)而帶來的許可和版稅成本。在PC、服務(wù)器和手機(jī)領(lǐng)域，RISC-V可能還需要很多年才能成為X86和Arm的可行替代，但是，在單片機(jī)和FPGA方面，它已經(jīng)取得了良好的開端，基于RISC-V的單板電腦也已經(jīng)面世。它還得到了谷歌、蘋果、亞馬遜、英特爾、高通、三星和英偉達(dá)等公司的支持。

從成本的角度來看，無(wú)論你選擇什么芯片架構(gòu)，你都必須為硅片付費(fèi)，這一點(diǎn)不會(huì)改變。很明顯，在某些陣營(yíng)，比如x86 ，比如英特爾，你不僅要為芯片付費(fèi)，還要為設(shè)計(jì)付費(fèi)。我認(rèn)為L(zhǎng)inux有一些特質(zhì)吸引人們?nèi)ナ褂盟?，一種永遠(yuǎn)不會(huì)擔(dān)心失控的安全感，一種可以影響產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)的掌控感。RISC-V也是如此。