ARM危機(jī)！RISC-V逐漸進(jìn)入主流

RISC-V內(nèi)核開始出現(xiàn)在異構(gòu)SoC和封裝中，從一次性的獨(dú)立設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向主流應(yīng)用，被用于從加速器和額外的處理內(nèi)核到安全應(yīng)用等各種領(lǐng)域。這些變化雖細(xì)微，但意義重大。這代表著越來(lái)越多的人接受基于開源指令集架構(gòu)的芯片或小芯片(chiplet)可以與Arm、Synopsys(ARC)和Cadence(Tensilica Xtensa)等公司的內(nèi)核相結(jié)合，從而創(chuàng)建一個(gè)相對(duì)便宜而靈活的定制選項(xiàng)。雖然RISC-V尚未在獨(dú)立應(yīng)用領(lǐng)域取得進(jìn)展，但Ventana Micro Systems等公司正在測(cè)試基于RISC-V的高性能計(jì)算芯片在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用。

異構(gòu)設(shè)計(jì)有很多挑戰(zhàn)，因?yàn)椴⒎撬蠸oC中的模塊或高級(jí)封裝中的芯片/小芯片都是由同一個(gè)工程團(tuán)隊(duì)開發(fā)的。在許多情況下，它們甚至不是在同一個(gè)國(guó)家開發(fā)的。從集成的角度來(lái)看，組件越多越復(fù)雜。

雖然RISC-V的優(yōu)勢(shì)越來(lái)越明顯，但潛在的問(wèn)題也越來(lái)越突出。Davidmann表示，對(duì)于RISC-V社區(qū)來(lái)說(shuō)，質(zhì)量和驗(yàn)證是巨大的挑戰(zhàn)，他們通常無(wú)法像一些大型處理器公司那樣承擔(dān)相同數(shù)量的驗(yàn)證周期。他說(shuō)：“我們必須共同努力，合作構(gòu)建應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)，因?yàn)閮?nèi)核的質(zhì)量將是未來(lái)的一大挑戰(zhàn)。”

RISC-V在中國(guó)的發(fā)展非常迅速，英國(guó)機(jī)構(gòu)Global Data甚至認(rèn)為：“中國(guó)大陸在大力發(fā)展RISC-V架構(gòu)，以擺脫對(duì)ARM的依賴，5年后將會(huì)見到顯著的成果，那時(shí)候說(shuō)不定ARM就可有可無(wú)了。”

此語(yǔ)實(shí)在有些危言聳聽，但不可否認(rèn)的是，RISC-V的潮流正在迅速席卷而來(lái)。但就目前來(lái)說(shuō)，RISC-V不可能太快取代現(xiàn)有的芯片架構(gòu)，一些使用ARM的企業(yè)轉(zhuǎn)向RISC-V仍要經(jīng)歷漫長(zhǎng)的過(guò)程。

Gartner芯片行業(yè)分析師也表示：“RISC-V這類芯片架構(gòu)的市場(chǎng)需要培養(yǎng)5-10年才有機(jī)會(huì)與ARM競(jìng)爭(zhēng)，現(xiàn)在的問(wèn)題不僅僅是生態(tài)沒(méi)有建立起來(lái)，產(chǎn)品的性能也還有待提升?！?

RISC-V的集成并不簡(jiǎn)單，需要更多的應(yīng)用來(lái)管理核心質(zhì)量和驗(yàn)證。隨著RISC-V的生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展，未來(lái)肯定會(huì)展現(xiàn)出新的優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)。

從架構(gòu)復(fù)雜程度看，RISC-V本身非常簡(jiǎn)單，基礎(chǔ)指令集則只有40多條，加上其他的模塊化擴(kuò)展指令總共幾十條指令，其規(guī)范文檔僅有145頁(yè)，而“特權(quán)架構(gòu)文檔”的篇幅也僅為91頁(yè)。ARM由于是一種封閉的指令集架構(gòu)，所有廠商在采用ARM IP核心后，不能基于原有設(shè)計(jì)自行更改芯片，企業(yè)只能調(diào)整自身需求來(lái)迎合ARM核心。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，ARM指令集變得極其復(fù)雜和繁瑣，相應(yīng)的架構(gòu)文檔有上千頁(yè)。這也變相導(dǎo)致了ARM處理器的研發(fā)門檻要遠(yuǎn)高于RISC-V。

從加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室中翩然起步，如今距離RISC-V的誕生已經(jīng)過(guò)了十年有余。這個(gè)每每被談及，必與X86、Arm相提并論的新興指令集架構(gòu)，正在物聯(lián)網(wǎng)、云端等更多應(yīng)用場(chǎng)景中發(fā)揮潛能，吸引了眾多企業(yè)紛紛布局。IP廠商Imagination在2022年夏季推出了首款商用RISC-V內(nèi)核，用于片上系統(tǒng)(SoC)設(shè)計(jì);英特爾2022年2月宣布正式加入RISC-V國(guó)際協(xié)會(huì)，并且投資4億歐元與西班牙超算中心合作，計(jì)劃在10年內(nèi)開發(fā)出基于RISC-V的超算CPU;谷歌將為RISC-V芯片推出新的開源操作系統(tǒng)。

在與Arm的“專利戰(zhàn)”爆發(fā)后，高通對(duì)RISC-V的布局更加積極。高通產(chǎn)品管理總監(jiān)Manju Varma表示，高通已經(jīng)基于RISC-V打造了許多產(chǎn)品，截至2022年底，采用RISC-V架構(gòu)的高通芯片出貨量已經(jīng)超過(guò)6.5億顆。目前，高通的PC、移動(dòng)設(shè)備、可穿戴設(shè)備、聯(lián)網(wǎng)汽車以及AR/VR頭顯的SoC中都使用了RISC-V微控制器。據(jù)市場(chǎng)調(diào)研公司Semico Research預(yù)測(cè)，到2027年，市場(chǎng)上將有250億個(gè)基于RISC-V的AI SoC，預(yù)計(jì)同年收入達(dá)到2910億美元。

目前25 個(gè) RISC-V 國(guó)際頂級(jí)成員中有 13 個(gè)來(lái)自中國(guó)，包括阿里云、華為技術(shù)有限公司和中興通訊、騰訊、百度等等，這些廠商都在RISC-V芯片上提前布局了，相信接下來(lái)RISC-V芯片，在這些中國(guó)廠商的發(fā)展下，將會(huì)迎來(lái)真正的爆發(fā)。