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      機遇就在那里 但RISC-V面對一個最大的障礙

      堅白 ? 來源：電子發(fā)燒友網(wǎng) ? 作者：陸楠 ? 2019-03-25 00:08 ? 次閱讀
      自2010年被一位圖靈獎得主David Peterson和他在加州大學伯克利分校的同事Krste Asanovic領(lǐng)導開發(fā)起，到去年成為熱門話題，再到今年關(guān)注落地，RISC-V離它所致力的“改變計算平臺芯片的設(shè)計生態(tài)”的目標似乎越來越近。推動RISC-V發(fā)展的機遇來自AI和物聯(lián)網(wǎng)這類新興市場帶來的需求，顯然，正是這些市場的垂直領(lǐng)域提供了多元化的需求。

      一個似乎必然的選擇

      正如被歷史驗證的所有成功的CPU架構(gòu)一樣，RISC-V也正在通過全球范圍內(nèi)的生態(tài)聯(lián)盟來擴張其影響力——雖然他們之間難免競爭。美國的RISC-V基金會被視為RISC-V的官方管理機構(gòu)，會員包括西部數(shù)據(jù)、英偉達、谷歌等200多家成員，但他們在中國目前只有25家會員，這遠遠低于中國本地的RISC-V聯(lián)盟規(guī)模：去年10月成立的中國RISC-V產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（上海相關(guān)行業(yè)協(xié)會主導）已有超過一百家會員；去年11月成立的中國開放指令生態(tài)（RISC-V）聯(lián)盟（中科院主導）也已超過60家。致象爾微電子科技有限公司副董事長兼CEO方之熙希望有更多本土企業(yè)加入美國的RISC-V基金會，好處之一是“可以使用RISC-V的LOGO，并且能夠防止過度碎片化帶來的風險”，他是RISC-V基金會中國顧問委員會的主席，曾任英特爾公司副總裁及首任英特爾中國研究院院長(2010-2014)，這一背景無疑給RISC-V的觀望者賦予了積極性，但更多的價值還是來自于RISC-V本身所體現(xiàn)出的特性。
      “人們誤解了處理器所遵循的摩爾定律。當初這個定律只是說，每隔18-24個月，單位面積晶圓上的晶體管數(shù)量增加一倍，沒有任何有關(guān)成本和性能的表述?！狈街跽f?！白罱鼛啄辏柖傻纳壦鶐淼膯翁幚砥餍阅艿奶嵘⒉幌裰懊黠@，主要是功耗瓶頸愈發(fā)嚴重?！?/div>
      RISC-V出現(xiàn)的必然性似乎和ARM的成功邏輯一樣，Intel花了十幾年時間在服務(wù)器處理器上的開發(fā)，最終形成了掌控云端計算99%的處理器的局面，但端上99%卻是RISC，其中75%屬于ARM。云上是很好的計算環(huán)境，但端上的很復(fù)雜——通用CPU架構(gòu)不能解決這個問題。有意思的是，現(xiàn)在的情況似乎又回到ARM當初的起點——X86和ARM對整個應(yīng)用市場的生態(tài)環(huán)境的壟斷使得任何創(chuàng)新都很難通過改動架構(gòu)來實現(xiàn)，這個問題和物聯(lián)網(wǎng)之類應(yīng)用對動態(tài)和靜態(tài)功耗的高要求以及日趨緊迫的安全問題一起，成為充滿機遇的焦慮。
      也許IT行業(yè)的貝爾定律可以緩解這種焦慮：計算機每10年會產(chǎn)生新一代，其設(shè)備或用戶數(shù)將增加10倍。這將觸發(fā)新的產(chǎn)業(yè)鏈，新的商業(yè)模式，新的服務(wù)模式和新的技術(shù)產(chǎn)品。截止去年年底，與RISC-V芯片、軟件、硬件、投資、知識產(chǎn)權(quán)和生態(tài)相關(guān)的中國企業(yè)總數(shù)已經(jīng)接近一百家。中國開放指令生態(tài)（RISC-V）聯(lián)盟秘書長、中科院計算所研究員包云崗在解釋他們統(tǒng)計的這個數(shù)據(jù)時強調(diào)，少數(shù)幾家企業(yè)控制指令集導致“相較于軟件，指令集沒有開放標準，使得開源芯片遠遠落后于開源軟件”的現(xiàn)狀。
      包云崗提到一個現(xiàn)象，主流云計算公司的CPU利用率基本低于20%，比如亞馬遜AWS EC2的平均CPU利用率僅為7%-17%，國內(nèi)云計算數(shù)據(jù)中心的CPU利用率也小于20%，“云計算公司通過降低利用率來保障服務(wù)質(zhì)量，另一方面又希望提高CPU的利用率來降低成本?！彼f?！鞍⒗锒唐谀繕耸荂PU利用率達到40%，長期目標為60%?！?/div>
      正如開源軟件降低了互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新門檻并提高了自主性，包云崗認為得益于摩爾定律效應(yīng)的降低、計算網(wǎng)絡(luò)化以及軟硬件協(xié)同的敏捷開發(fā)新模式，開源芯片前景可期，而RISC-V打開了開源芯片的死結(jié)。

      一個積極的決定

      至少有三類垂直市場正在成為多元化需求的主流：一類是以無人機、物聯(lián)網(wǎng)、AR/VR、智能手機為主的客戶細分市場；一類是云和邊緣的數(shù)據(jù)中心；一類則是以ADAS這類技術(shù)所推動的智能汽車。也許物聯(lián)網(wǎng)體現(xiàn)了這類產(chǎn)品開發(fā)的共性：更快、更便宜和更短的開發(fā)周期。定制化的需求會越來越多，但差異化開發(fā)只占10%左右，其余90%可以提前選擇IP即可。
      這堅定了IP授權(quán)業(yè)務(wù)公司對RISC-V的信心。“在V3之后，我們將不再更新原有架構(gòu)的內(nèi)核，全面轉(zhuǎn)向RISC-V?！?/strong>不久前，在接受電子發(fā)燒友的采訪時，晶心科技公司總經(jīng)理林志明這樣說道。這家14年來一直以內(nèi)核IP授權(quán)和技術(shù)服務(wù)為主要業(yè)務(wù)的公司是RISC-V基金會的創(chuàng)始會員，該公司將其首款RISC-V內(nèi)核架構(gòu)命名為V5，而在這之前，采用該公司V3內(nèi)核的SOC發(fā)貨量已經(jīng)超過了20億顆。
      除了市場需求，支撐晶心科技做出這個決定的，是他們的一整套開發(fā)資源，對于那些希望選擇RISC-V作為處理器架構(gòu)的開發(fā)者而言，這是十分關(guān)鍵的——包括開發(fā)、調(diào)試、軟件調(diào)度、虛擬SoC平臺在內(nèi)的開發(fā)工具；包括外圍設(shè)備和互連IP的預(yù)集成和預(yù)驗證的子系統(tǒng)平臺、評估板和AICE硬件調(diào)試器在內(nèi)的開發(fā)平臺；包括標準C庫、DSP庫、商業(yè)以及開源操作系統(tǒng)、驅(qū)動程序、中間件等在內(nèi)的基礎(chǔ)軟件。這些資源全部可以用于RISC-V的開發(fā)。
      生態(tài)系統(tǒng)也十分重要，過去14年，晶心科技同120多個合作伙伴建立了聯(lián)系，包括軟、硬件和SOC開發(fā)環(huán)境，涉及連接、安全、混合信號、圖形、人工智能、軟件棧、開發(fā)工具、RTOS和語音處理等。而在物聯(lián)網(wǎng)的生態(tài)系統(tǒng)方面，同超過50個合作伙伴一起提供相關(guān)解決方案。
      不過，對于那些初創(chuàng)的開發(fā)原型的公司而言——他們是RSIC-V的主要用戶——成本才是最重要的。
      “客戶從ARM轉(zhuǎn)到RISC-V的原因主要是成本，RISC-V是免費的?！本目萍技夹g(shù)長蘇泓萌說，“另外，ARM內(nèi)核不能讓用戶修改指令，RISC-V可以。”
      目前，晶心科技可提供兩款RISC-V內(nèi)核——N25和NX25，其中NX25是首款具有DSP功能的RISC-V核。去年第三季度，晶心科技還發(fā)布了運行linux的RISC-V內(nèi)核。不過，筆者在現(xiàn)場看到的演示，還都是基于開發(fā)板搭建的。“現(xiàn)在沒看到芯片，是因為客戶產(chǎn)品還在流片周期中?！碧K泓萌說，“我們?nèi)ツ晖瞥隽说谝粋€RISC-V核，到年底已簽了16家廠商，這還不包括簽了評估協(xié)議的。去年晶心科技總計拿下42個案子，這個占比已經(jīng)很高了?！?/div>

      一個最大的障礙

      提到轉(zhuǎn)換處理器架構(gòu)，除了成本上的誘因，影響RISC-V發(fā)展的原因是什么？方之熙提到的碎片化蘇泓萌并不擔心：“只要支持標準指令集，多版本是RISC一直就有的情況，有很多方法可以統(tǒng)一和控制的?！鄙虡I(yè)模式更不是問題，RISC-V是BSD授權(quán)條款（Berkeley Software Distribution，伯克利軟件發(fā)行版），是開源界GPL,LGPL,BSD,MIT,Apache五種許可協(xié)議之一。也許認知度不夠是一個問題，“還有很多用戶不了解RISC-V，以為RISC-V無所不能，又對免費的定義和范圍有誤解，”蘇泓萌說，“這需要有個過程?！?/div>
      如果NVIDIA、NXP、高通、三星這樣的公司也都開始在產(chǎn)品中加入RISC-V，那么剩下來的似乎只是對市場測試和平衡的漫長的等待。“去年我們客戶V3處理器開發(fā)了11顆，RISC-V要達到這個規(guī)模預(yù)計要5、6年?！绷种久髡f。需要擔心市場生態(tài)的問題嗎？林志明認為RISC-V對市場生態(tài)的要求不是很高，“晶心科技的RISC-V客戶中，甚至也有做云端訓練的、做數(shù)據(jù)服務(wù)器的SSD處理的。而亞太市場中百度、阿里這些公司都將拉動入口端設(shè)備的多元需求?！碑斎?，還有5G，“5G周邊應(yīng)用也會引爆一個數(shù)據(jù)處理的市場，對RISC-V而言會是一個大的機會?！彼a充道。
      即使不考慮晶心科技IP內(nèi)核授權(quán)的商業(yè)模式，ARM也是RISC-V一個繞不過去的話題。“可以說，ARM是RISC-V競爭上的一個最大的障礙。”在停頓了幾秒還是沒能想出更婉轉(zhuǎn)的表述之后，林志明還是同意了關(guān)于RISC-V和ARM二者之間關(guān)系的這一說法。顯然，對于RISC-V的擁護者而言，時間既長又短。
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