在2023年，看RISC-V的下一階段的生長軌跡和方向

在看RISC-V的未來生長之前，先來回顧下RISC-V的過去十年。RISC-V作為一種開放標(biāo)準(zhǔn)指令集架構(gòu)（ISA），于2010年在伯克利大學(xué)啟動，隨后在2011年首次流片。在2015年基金會成立，初始成員36名。

RISC-V基金會的目標(biāo)是“建立一個基于RISC-V ISA的軟件和硬件創(chuàng)新者的開放協(xié)作社區(qū)”。作為一家非營利性公司，RISC-V基金會由其成員管理，共同尋求推動RISC-V ISA的采用。

而后幾年內(nèi)，憑借著模塊化、精簡的指令數(shù)目和全面開源的優(yōu)勢，RISC-V在碎片化和IoT應(yīng)用上驗(yàn)證了自己的閃光點(diǎn)，基于RISC-V的嵌入式MCU和處理器得到了廣泛的應(yīng)用。

而在近兩年，RISC-V架構(gòu)的CPU開始邁向高性能。2GHz及以上的主頻的SoC不斷出現(xiàn)，操作系統(tǒng)（RTOS 和 Linux）、開發(fā)工具、仿真/仿真以及嵌入式開發(fā)人員的其他關(guān)鍵組件對 RISC-V 的支持也不斷增加。高性能計算的玩家們，也開始了RISC-V架構(gòu)的CPU在服務(wù)器應(yīng)用、車載應(yīng)用、邊緣計算的AP等，也開始逐漸探索。今年RISE的出現(xiàn)，也進(jìn)一步標(biāo)志著RISC-V的發(fā)展邁入了軟硬件協(xié)同的新階段。

而接下來的5年、10年，RISC-V的生長軌跡和方向會是什么樣的？在第三屆RSIC-V中國峰會上，我們采訪到了9家具有代表性的RISC-V領(lǐng)軍企業(yè)，并試圖從他們的回答中描繪出未來RISC-V的成長。

RISC-V的滲透：隨風(fēng)潛入夜，潤物細(xì)無聲

在去年12月，RISC-V國際基金會表示RISC-V處理器在IoT的應(yīng)用規(guī)模超100億顆，而在今年7月份，RISC–V指令集架構(gòu)主要發(fā)明人KrsteAsanovi?教授則大膽預(yù)測，到2025年RISC-V內(nèi)核數(shù)出貨量將增至800億顆。

很多人可能對800億出貨前景心存疑惑，是否能夠達(dá)到如此大的出貨量？但其實(shí)從現(xiàn)在RISC-V的發(fā)展來看，這個預(yù)測非常有依據(jù)。據(jù)奕斯偉計算高級副總裁、首席技術(shù)官何寧分享，RISC-V的800億出貨量將主要還會在IoT領(lǐng)域，但隨著內(nèi)核的成熟和性價比的提交，客戶在第一代產(chǎn)品中選用了之后，自然而然也會在第二代、第三代產(chǎn)品中采用。800億顆是指的內(nèi)核的出貨量，一個芯片里面可能有好多顆內(nèi)核都已經(jīng)換成RISC-V了。這也就是內(nèi)核采用數(shù)會呈現(xiàn)出指數(shù)級增長的原因。

其實(shí)在當(dāng)前，很多復(fù)雜系統(tǒng)中，RISC-V已經(jīng)占有一席之地，但對于公眾而言感知度較低?！氨热缦裼行┐蠊驹谔貏e強(qiáng)生態(tài)的場景里面，除了那顆主控芯片還是Arm之外，其它各種微控制器或處理器基本上全部換成RISC-V了，無法估計到底有多少都已經(jīng)發(fā)生了變化?！焙螌幏窒淼?。

可能大家并沒有意識到，今天用的很多終端產(chǎn)品中，例如某些智能電視、手機(jī)，或者其他IoT設(shè)備中，已經(jīng)有了RISC-V的內(nèi)核存在；包括在使用的一些云服務(wù)中，其實(shí)背后也有RISC-V的身影。平頭哥半導(dǎo)體生態(tài)副總裁楊靜表示，RISC-V已廣泛落地各種應(yīng)用場景，有一種“隨風(fēng)潛入夜，潤物細(xì)無聲”的感覺。

左至右：算能科技產(chǎn)品總監(jiān)陸吉年；平頭哥半導(dǎo)體生態(tài)副總裁楊靜；奕斯偉計算高級副總裁、首席技術(shù)官何寧；沁恒微電子技術(shù)總監(jiān)、瑞斯科研究院院長楊勇；芯來科技市場戰(zhàn)略副總裁李玨

也許消費(fèi)者對于RISC-V當(dāng)前在IoT領(lǐng)域的滲透的感知并不強(qiáng)，但站在沁恒的角度，已經(jīng)明顯感知到了MCU客戶的需求變化?！霸缦茸鯮ISC-V芯片的時候，其實(shí)沁恒也有Arm內(nèi)核的芯片，包括現(xiàn)在也是并行出貨的。明顯感覺到，前兩年來找我們直接要ARM核的MCU，最近天平慢慢在轉(zhuǎn)化?！鼻吆阄㈦娮蛹夹g(shù)總監(jiān)、瑞斯科研究院院長楊勇分享到。

而RISC-V的好處在于，可以進(jìn)行指令集的拓展，進(jìn)行更高程度的定制來滿足客戶的需求。楊勇表示，有的客戶需要高速接口實(shí)現(xiàn)更快的傳輸速度，那么沁恒在青稞RISC-V處理器的中斷處理中增加硬件壓棧和免表中斷，減少中斷響應(yīng)延遲，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對USB3.0類應(yīng)用更高的傳輸效率。而有些客戶對于無線連接功耗更為敏感，那么沁恒在青稞處理器中增加WFE喚醒指令。有些客戶對于代碼密度有著更高的要求，而RISC-V標(biāo)準(zhǔn)的壓縮指令擴(kuò)展中，僅支持字操作的壓縮指令，但是在嵌入式領(lǐng)域中字節(jié)和半字操作均比較常見，為此青稞處理器增加了半字和字節(jié)操作壓縮指令，從而提高代碼密度。有的客戶需要一些定制化的調(diào)試方式，或者更少的接口，更高的效率，沁恒就提出單線調(diào)試接口的設(shè)計?！扒囡齊ISC-V核，USB/藍(lán)牙/以太網(wǎng)等接口的IP我們都已經(jīng)研發(fā)完成，客戶有什么需要，我們通過橫向整合就可以推出符合市場或客戶需求的產(chǎn)品，這也是RISC-V具備高靈活性的亮點(diǎn)之一?！睏钣驴偨Y(jié)到。

那么在IoT領(lǐng)域，乃至是未來的高性能計算領(lǐng)域，能夠推動產(chǎn)業(yè)化落地的關(guān)鍵因素是什么？何寧總結(jié)了三大體會：

一是內(nèi)核能力要強(qiáng)。如果某個公司是垂直整合的產(chǎn)品，從內(nèi)核做出來到產(chǎn)業(yè)化落地，在同一個公司里面這個周期是非常短的。因?yàn)槁窂胶芏?，所以產(chǎn)品端直接提出一些要求，內(nèi)核團(tuán)隊可以馬上做調(diào)整，去適配需求，這種適配能給產(chǎn)品帶來很強(qiáng)的競爭力?！白约航ㄔO(shè)內(nèi)核研發(fā)能力，并把它迅速轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品的競爭力，這個路徑短的話，其實(shí)特別有利于產(chǎn)品落地。產(chǎn)品落地反過來就會帶動RISC-V的架構(gòu)落地。”

二是產(chǎn)品本身要在行業(yè)內(nèi)有影響力。一個行業(yè)的頭部產(chǎn)品的落地和帶來的示范效應(yīng)，一定是強(qiáng)于一些已經(jīng)殺成一片紅海的產(chǎn)品的。行業(yè)里面的首發(fā)產(chǎn)品具有一定的示范效應(yīng)，反過來能夠帶動RISC-V架構(gòu)落地。

三是生態(tài)的規(guī)?；茝V，應(yīng)用的產(chǎn)品數(shù)量一定要多。奕斯偉計算的原則是：凡是能采用RISC-V架構(gòu)的都采用。這樣每年很多顆同時產(chǎn)業(yè)化落地，采用RISC-V架構(gòu)的比例越來越高，這種規(guī)?；?yīng)就會非常強(qiáng)。

Semidynamics創(chuàng)始人兼CEO Roger Espasa表示，預(yù)測未來的RISC-V的需求量將會很大，因?yàn)榘↖oT、PC和數(shù)據(jù)中心等不同領(lǐng)域中，對于架構(gòu)的需求會是很大的而且多元化的。“我們可以看到RISC-V是從底部開始做起的，到了中端、高端，包括服務(wù)器，當(dāng)然需要一定的時間。最終會進(jìn)入到HPC，也會進(jìn)入到GPU，以至于全覆蓋?！盧oger Espasa分享到。

RISC-V的進(jìn)階：進(jìn)入車載和服務(wù)器領(lǐng)域

那么從IoT滲透之后，進(jìn)入全場景的RISC-V，會在哪些應(yīng)用方向上發(fā)力？楊靜表示，將來從邊緣側(cè)的算力迭代，到工業(yè)界智能化的升級，甚至到車載系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心等對特別算力要求更高的場景，都會有RISC-V能夠發(fā)揮潛能的地方。

而何寧的感觸頗深，他表示在過去，RISC-V架構(gòu)確實(shí)以物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用為主。但是往前走，尤其最近兩年時間里，在一些中強(qiáng)生態(tài)的場景里面，RISC-V的應(yīng)用已經(jīng)開始起來了。例如AI計算、車載、多媒體計算領(lǐng)域（如TV和機(jī)頂盒），還有一些對于算力有要求，但是又不太涉及生態(tài)軟件的，比如DPU等，都是非常好的落地場景。

賽昉科技董事長兼CEO徐滔也持相同的觀點(diǎn)，他表示，RISC-V的誕生就是為了全方位的計算平臺，這兩年RISC-V走向高端的趨勢是非常明顯的。

而在眼下，汽車和服務(wù)器是大家都關(guān)注的RISC-V邁向高性能計算的兩個重要應(yīng)用場景，可以看到的是，在當(dāng)前消費(fèi)低迷的市場環(huán)境中，這兩大應(yīng)用方向也仍保持了較好的增長勢頭。

左至右：Semidynamics創(chuàng)始人兼CEO Roger Espasa；Andes晶心科技董事長暨執(zhí)行長林志明；賽昉科技董事長兼CEO徐滔；SiFive產(chǎn)品營銷高級經(jīng)理林宗民

“車載芯片是RISC-V新的爆發(fā)點(diǎn)”

首先在汽車應(yīng)用上，RISC-V在當(dāng)下有著很好的切入點(diǎn)。汽車正在經(jīng)歷電子電器架構(gòu)的變革，對于計算有了更多新的需求，而且對于這些新的需求而言，Arm和X86并沒有占據(jù)很強(qiáng)的生態(tài)地位；RISC-V又具有從指令集開始定制的優(yōu)勢，更適合車廠來針對當(dāng)下功能特色進(jìn)行垂直整合。

芯來科技市場戰(zhàn)略副總裁李玨表示，以前做車載芯片用到CPU普遍采用Arm、Arc或私有架構(gòu)，國內(nèi)目前在車載芯片領(lǐng)域還沒有統(tǒng)一的CPU架構(gòu)事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，RISC-V開放架構(gòu)出現(xiàn)以后，如果能出現(xiàn)基于RISC-V開放架構(gòu)的車規(guī)級IP，其實(shí)能很大地拓寬應(yīng)用領(lǐng)域的范疇。目前在車端還沒有統(tǒng)一的操作系統(tǒng)，或統(tǒng)一的AUTOSAR架構(gòu)。目前軟件和工具鏈在車輛上還是碎片化的，包括地圖在內(nèi)的APP也不是通用的，就像以前山寨機(jī)時代一樣，一款A(yù)PP要適配各家車型系統(tǒng)。如果業(yè)界都從底層的指令集上選擇RISC-V開放架構(gòu)開始支持上層應(yīng)用，那么軟件廠商，操作系統(tǒng)廠商，就可以以一個標(biāo)準(zhǔn)來支持多家的內(nèi)核、CPU芯片和SoC芯片，這樣上層開發(fā)軟件就可以利用RISC-V的標(biāo)準(zhǔn)化來實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一。

“RISC-V出現(xiàn)以后，很多車載的工具鏈廠商和軟件廠商可以基于RISC-V標(biāo)準(zhǔn)，而不是基于某一家的哪個核做移植，這樣就不會綁定到單獨(dú)的一家IP提供商、芯片廠商，而是以后用于任何一家的RISC-V架構(gòu)的芯片都能適配，這樣的話就能加速應(yīng)用軟件生態(tài)在車載上RISC-V移植工作。”李玨分享了RISC-V在車載上發(fā)展的另一大好處，那就是不會產(chǎn)生讓汽車應(yīng)用像手機(jī)應(yīng)用一樣，產(chǎn)生綁定某一特定架構(gòu)擁有者的壟斷局面。

芯來從2年前開始布局車規(guī)RISC-V CPU IP，并在近期拿到了車規(guī)認(rèn)證?？蛻羧绻x擇了芯來的車規(guī)的IP產(chǎn)品，那么在整個芯片、系統(tǒng)的車規(guī)認(rèn)證里，CPU的部分就不用再進(jìn)行功能安全等級驗(yàn)證，可以直接當(dāng)成一個黑盒使用，客戶只需要證明CPU的外圍、工具鏈以及最后的軟件是符合車規(guī)級要求的即可。此舉可以幫助國內(nèi)公司加快進(jìn)行車規(guī)級芯片研發(fā)和驗(yàn)證流程，縮短上市時間。

“數(shù)據(jù)中心的機(jī)會更明顯”

而相比車載芯片領(lǐng)域，在數(shù)據(jù)中心/云服務(wù)器的應(yīng)用上，RISC-V的優(yōu)勢和切入點(diǎn)何在？可以從生態(tài)壁壘和行業(yè)現(xiàn)狀兩方面一起來看。

RISC-V指令集的優(yōu)勢在于其模塊化的特點(diǎn)，擴(kuò)展指令的定義可以與軟框架和軟件指令是要匹配去進(jìn)行適配，實(shí)現(xiàn)更緊密的軟硬協(xié)同一體設(shè)計，發(fā)揮通用框架適配時候帶來新的能力上的提升。而這種能力的提升，顯然是對于服務(wù)器應(yīng)用而言最為關(guān)鍵的。

首先在生態(tài)上，何寧認(rèn)為在RISCV在數(shù)據(jù)中心上相比PC更易落地。這是因?yàn)閿?shù)據(jù)中心的應(yīng)用數(shù)量并不像手機(jī)、PC上那么多，因此很難要求應(yīng)用開發(fā)者們反向來適配架構(gòu)做移植。但在數(shù)據(jù)中心方向上，是有這種可能的。尤其是私有云在中國越來越普遍的情況下，對軟件的所有權(quán)、數(shù)量等各個方面，可控度要比開放的軟件強(qiáng)很多。在服務(wù)器領(lǐng)域，會有如案件廠商主動擁抱RISC-V，進(jìn)行移植和適配，從而跟隨RISC-V進(jìn)入更大更廣闊的市場。所以在數(shù)據(jù)中心應(yīng)用中推廣RISC-V的軟件的移植和適配，反而更容易比PC、平板更快落地。

算能也看好數(shù)據(jù)中心應(yīng)用，并且已經(jīng)找準(zhǔn)了一個切入點(diǎn)。算能產(chǎn)品總監(jiān)陸吉年表示，GPGPU價格昂貴，而且經(jīng)過了30年的技術(shù)迭代和發(fā)展之后，現(xiàn)在仍然是很貴。而通過RISC-V+TPU集成在一起的方案，可以實(shí)現(xiàn)對于GPGPU的替代。而且當(dāng)下算能SG2042已經(jīng)支持Vector1.0，能夠更高效地實(shí)現(xiàn)TPU和RISC-V處理器之間的數(shù)據(jù)搬運(yùn)。針對未來的產(chǎn)品計劃，陸吉年表示還將是采用64核的架構(gòu)設(shè)計，重點(diǎn)解決Vector1.0的生態(tài)依賴問題。

RISC-V生態(tài)之路：從指令集特色出發(fā)，帶來商業(yè)模式突破

不論是走向手機(jī)、PC，還是車載和服務(wù)器領(lǐng)域，高性能計算的算力提升，也意味著更多的應(yīng)用軟件的承載。對于RISC-V軟件生態(tài)之路而言，任重道長。

楊靜表示，RISC-V現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入到一個高性能發(fā)展的階段，主要指的是主頻在2GHz以上的高性能，很多應(yīng)用都可以用RISC- V實(shí)現(xiàn)了。她進(jìn)一步表示，除了看到RISC-V在CPU性能上的提高之外，還需關(guān)注兩個方向：一是在高性能之上有多少軟件配套？楊靜解釋，從應(yīng)用落到硬件有一個非常漫長的過程，需要產(chǎn)業(yè)鏈所有伙伴一起合作，才能補(bǔ)齊軟件能力，真正幫助RISC-V承接住豐富的應(yīng)用需求，實(shí)現(xiàn)落地；二是任何一個新的架構(gòu)都要找準(zhǔn)自己生長的點(diǎn)，找到一個“殺手級應(yīng)用”共同爆發(fā)。她舉例，ARM當(dāng)年爆發(fā)與智能手機(jī)市場的蓬勃是一致的，如今，AIGC的興起，恰好有機(jī)會把“AI原生”的RISC-V架構(gòu)帶出圈?！叭绻裉炷軌蛲耆尫臨ISC-V高靈活性和可拓展的能力，那么RISC-V就一定能打入AI領(lǐng)域?！睏铎o說。

RISC-V的彈性，其實(shí)給予了商業(yè)模式更大的靈活度，允許企業(yè)可以實(shí)現(xiàn)真正的從芯片到應(yīng)用的垂直整合。SiFive產(chǎn)品營銷高級經(jīng)理林宗民表示，很多中高階的應(yīng)用中，過往有一些軟硬件綁定的狀況，但從去年12月加州的RISC-V峰會上其實(shí)已經(jīng)出現(xiàn)了一個徹底改變的契機(jī)。SiFive認(rèn)為RISC-V能夠帶來一個重大的商業(yè)模式的變化，那就是“垂直半導(dǎo)體”。也就是說最終應(yīng)用/產(chǎn)品商可以通過RISC-V來擁有自己的芯片、定義自己的芯片功能、將產(chǎn)品/應(yīng)用上的特色整合在芯片端，從而讓產(chǎn)品在終端給消費(fèi)者更好的體驗(yàn)?！皠偤肦ISC-V有不同的IP供應(yīng)商，軟硬件的解決方案，終端廠商可以找到跟自己最適配的合作廠商，不會被某一家芯片/IP供應(yīng)商所綁定，這是最大的差異?！绷肿诿穹窒淼?，“這也決定了芯片上面大家不用照著原本運(yùn)作的方式，因?yàn)檫@個浪潮的方式有點(diǎn)改變了。大家可以照著更靈活、更適合現(xiàn)在市場上需要的方法，把自己的方案實(shí)現(xiàn)出來。”

而晶心科技（Andes）正是利用了RISC-V指令集的可拓展性，為客戶提供的標(biāo)準(zhǔn)IP產(chǎn)品上添加了“客戶自定義指令集”的功能，提供了一種全硬件和全軟件之間的均衡。Andes晶心科技董事長暨執(zhí)行長林志明表示，過去數(shù)十年，在電子產(chǎn)業(yè)很早就有加速器，很多加速器是用全硬件來做成的，也有一些加速器是全軟件做成的。它們的優(yōu)缺點(diǎn)就是：全硬件效率比較高，效能比較好，但是成本最高。全軟件的做法可能幾乎沒有什么成本，但是它的成效可能是最差的。RISC-V給予工程師加指令的本質(zhì)其實(shí)就是一個協(xié)同處理器的概念，也就是一個加速器的概念。而且這種自定義指令集，還有一個好處那就是可以避免被抄襲和逆向，即使是芯片被盜賣也不存在自定義指令集被竊取的風(fēng)險。

而當(dāng)RISC-V的芯片邁向高性能，要追求性能和功耗的平衡，必然要采用大小核的設(shè)計。賽昉科技就在此次峰會上，率先推出了首個RISC-V大小核IP子系統(tǒng)方案，包含賽昉科技Dubhe系列CPU IP和StarLink互連總線IP。徐滔表示，RISC-V大小核的設(shè)計方案體現(xiàn)了RISC-V本身在CPU和SoC設(shè)計上的進(jìn)步，RISC-V如果想在客戶端上和ARM競爭，一定或多或少會涉及到大小核設(shè)計的理念和方式。

但RISC-V具有一個Arm所不具備的優(yōu)勢，那就是靈活的可拓展性。Arm為各種應(yīng)用做了大量的優(yōu)化，整個指令集達(dá)到了1600多條。而RISC-V一開始只有50條基本指令，然后根據(jù)不同的應(yīng)用方向來進(jìn)行性拓展?！癛ISC-V往前走，一定會走到像ARM一樣；從指令數(shù)量來講，會達(dá)到ARM一樣數(shù)量的指令集，這個是一定會達(dá)到的，甚至?xí)^。但是它不一樣的地方在于，它是模塊化的，是有擴(kuò)展的。擴(kuò)展可以一個一個往外擴(kuò)，不同的擴(kuò)展對應(yīng)不同的應(yīng)用，包括高性能?？蛻粼谟玫臅r候，不需要把所有的擴(kuò)展都用起來，客戶可以選擇與自己應(yīng)用相對應(yīng)的比較有利的擴(kuò)展，甚至可以有一些私有的擴(kuò)展?！毙焯戏窒淼?。

結(jié)語

其實(shí)綜合多家之言，不難看出RISC-V的優(yōu)勢以及其未來成為主流的必然原因。一方面，彈性、模塊化的可拓展指令集特色，使其芯片能夠?qū)崿F(xiàn)更緊密的軟硬件耦合，比如AI領(lǐng)域算子和架構(gòu)的緊密耦合，從而實(shí)現(xiàn)更快加速和針對特定領(lǐng)域的更高能效。另一方面，這種開放的指令集架構(gòu)讓整個生態(tài)的開放程度進(jìn)一步下探，任何一家企業(yè)或任何一個應(yīng)用都不會單獨(dú)綁定在某一家IP/芯片供應(yīng)商上：對于新的增量應(yīng)用而言，可以走的更快；對于存量應(yīng)用而言，提供了第二選擇的更好解決方案。

邁向高性能，找準(zhǔn)應(yīng)用發(fā)力點(diǎn)，快速構(gòu)建完備的生態(tài)是當(dāng)下RISC-V發(fā)展的關(guān)鍵。楊靜表示，“生態(tài)發(fā)展非一日之功，也不是一家企業(yè)能夠完成，它需要所有人持續(xù)的深入合作。我們相信，將來在這個生態(tài)真正建立起來的時候，每一個生態(tài)環(huán)節(jié)里面的伙伴都會從里面受益?！?