RISC-V架構能否讓國產IC真正「自主研發」？

最近中美貿易戰激戰正酣，中興被美國禁運的消息傳來，一時間國內輿論大嘩，說了多年的晶片「自主研發」，這麼多的國產晶片上市公司，似乎到了關鍵時刻就被人卡脖子了。

已經有很多媒體談到了國產晶片的自主製造，但似乎沒有多少人談到晶片架構的問題。

晶片指令集架構是溝通軟硬體運算之間的橋樑，以前曾經有過許多的架構，但隨著時間的推移，類似於MIPS等架構已經逐漸消失了。

2016年7月18日，日本軟銀宣布以243億英鎊（約合320億美元）收購英國晶片CPU IP設計公司ARM。

ARM在中國有100多位合作夥伴,去年基於ARM生產的晶片產品有170億顆，而全球人口也只有70億。

有業內人士預測在物聯網時代，基於ARM架構晶片將達到萬億級別。

目前國產晶片中商業發展最好的華為海思、紫光展銳均採用ARM架構來進行IC設計。

目前主流的架構包括Intel的X86、ARM架構，在日常生活中見到最多的是ARM，基本上所有的晶片公司都在採用ARM的架構。

可以說，談到物聯網應用已經不能繞開ARM，但是在ARM基本上要一統天下，甚至侵入Intel的桌面PC和伺服器業務的時候，免費開源的RISC-V誕生了。

「RISC-V可能真正能成為國產的自主的指令集架構。

」RISC-V推廣人，武漢聚芯微電子架構師胡振波認為。

他表示，RISC-V作為免費的架構，將會和ARM產生競爭。

在手機等傳統ARM的壟斷領域會保持強勢存在，在一些新興的邊緣領域，比如IoT、AI、邊緣計算領域，RISC-V將具有爆發空間。

什麼是RISC-V？

2017年，兩位現代計算機架構先驅John Hennessy與David Patterson分別獲得了2017年ACM圖靈獎，他們本身是RISC-V技術的發起人和推動者。

這兩位泰斗也雙雙進駐谷歌。

由於不滿ARM等處理器架構的複雜性和相關智慧財產權的限制，在這兩位大師的推動下，伯克利大學決定發明一種全新的指令集架構，可以被任何學術機構或商業組織自由使用。

這兩位大師編排的教材，在全球範圍內，以美國為首在大學教材方面都在採用RISC-V為教材。

在全球範圍內，RISC-V也被很多國家定義成國家標準指令集，比如印度。

在業界也引起了很多關注，比如三星明確表示會使用RISC-V用在相關的產品中。

2016年，RiSC-V成立了基金會，初創企業包括Google、西部數據、台灣晶心、聯發科、杭州中天、華為等。

RISC-V的意義是什麼？

前面提到過，晶片指令集架構是溝通軟硬體運算之間的橋樑。

RISC-V作為全新的指令集是一個顛覆性的架構，這個架構的目標和以往所有的商業架構都不一樣。

可以被任何學術機構和商業組織使用。

如果我們要用到ARM的架構是要付費的，RISC-V任何人都可以免費使用。

這個顛覆性的理念在整個處理器的歷史上沒有出現過的。

正式因為其顛覆性，RISC-V在2016年被評為最佳技術。

RISC-V的技術特點是什麼？

RISC-V的技術特點是三點：模塊化、極簡、可擴展。

首先它是一個模塊化的指令集，配合一些擴展華的指令集來組成。

嵌入式領域的應用和伺服器領域的應用不一樣，這第一個特點是模塊化。

第二個特點是極簡，因為一些傳統的X86和ARM架構的篇幅，傳統商業架構非常繁多，並且彼此之間不兼容。

因為RISC-V是後發的架構，擁有技術上的後發優勢，技術上非常精簡。

另外非常易於實現，相比傳統的商用作業系統。

最後一點是可擴展，傳統的ARM指令集是不允許做擴展，但是RISC-V是方便做可擴展的。

由於RISC-V的三大技術特點，因此吸引到非常多的大公司都在紛紛的給它站台，RISC-V基金會每年會進行兩到三場RISC-V的研討會，每一次都會有大公司和知名大學來主辦主場。

只有RISC-V才能實現國產自主的指令集架構

目前國產處理器所採用的指令集架構現狀。

國產作業系統可以用開源的Linux，可是自主開發晶片指令集架構這玩意就比較難了。

因此要談「自主研發」似乎繞不開晶片架構。

國外的指令集架構本質上是一種授權付費的，很難實現國產自主。

如果國家自己定義一套指令集架構沒有太大意義，因為處理器架構必須是全球範圍的一個通用架構，必須獲得生態支持。

「RISC-V可能真正能成為國產的自主的指令集架構。

」胡振波表示，現在有了RISC-V可以很好的解決這一問題，由於這是由開放的基金會組織，並不會收費。

中國公司也可以加入這個基金會，另外目前全世界正在迅速發展，正在產生全新的生態。

胡振波表示，目前半導體和嵌入式領域從業者都很關注RISC-V。

再來看看RISC-V版本的盤點，RISC-V只是一個指令集架構，定義了一個標準，你可以按照這個標準來做處理器。

因為這是一個開放的指令集架構，因此你個人也可以做。

所以過去幾十年冒出了很多不同的版本。

也有一些商用的IP公司推出了一些商用版本，基本上以國外為主。

中國大陸目前為止，只有蜂鳥E200是由中國大陸開發的，目前這個表里只列出了主流的版本。

RISC-V的應用場景有哪些？

胡振波表示，在產業界和晶片界，主流的大公司都在用RISC-V架構來做產品。

西部數據和AMD都明確的說在用RISC-V做晶片，CEVA在用RISC-V做控制晶片核，谷歌也在用RISC-V做一些新的晶片項目。

還有美光。

除了這些大公司，還有很多業界大公司已經非常普遍的在用RISC-V來做內核。

圍繞商業技術湧現了很多的專用公司，美國對於新技術的接受程度是很快的。

中國大陸其實目前還沒有明確的商業公司來做這個事情，以上列舉了比較知名的公司。

非常有代表性的幾款晶片，包括美國的Sifive，採用Linux處理器核，另一款是Greenwaves IoT應用處理器，這是歐洲公司推出的非常低功耗的IoT處理器，也是採用RISC-V的處理器。

RISC-V技術對於IoT的意義

那麼RISC-V技術對於IoT將帶來什麼樣的意義呢？

首先是持續的碎片化，Iota是一個碎片化的生態，這個生態里如果能快速定義出差異化的產品。

面對這個技術同樣的要求，低功耗、低成本、安全性以及邊緣計算、增強計算也是明確的新的要求。

由於越來越以應用為中心的趨勢，也就是說不是在向以前以晶片公司為中心。

以前是MTK、高通主導應用，而IoT是碎片化的以應用為中心，替代了傳統的晶片公司為中心的模式。

另外，傳統的ARM的IP售價還是很貴的。

並且每個版本的發布時間也是很長，同時也讓創新門檻變高，只有大公司才能買到IP，很難快速響應邊緣化的計算需求。

RISC-V的優點很好的解決這些問題，一個是RISC-V是全世界通用的標準指令集，生態長期向好。

因為全球的大學都在以RISC-V授課，隨著5年、10年的維度來看，對RISC-V的掌握情況會成為基本技能。

尤其它的架構是免費開放，降低了創新門檻，有技術能力的個人和公司能夠使用這個架構來開發一些有意思的應用。

由於具備低成本的優勢，也降低了創新的代價。

基於以上原因，所以能夠很快速的響應碎片化，越來越多的新創公司越來越多使用RISC-V內核，希望進入技術創新領域。

越來越多的國內公司也在使用RISC-V內核。

胡振波認為，RISC-V能夠降低邊緣計算的成本和門檻，帶來快速的創新產品。

基於RISC-V自主研發的蜂鳥E200處理器

最後，胡振波介紹了自己研發的首顆採用RISC-V架構的MCU蜂鳥E200。

據介紹，這款全球最小的32位RISC-V核心可以實現超低功耗，對標的是ARM的M0+的MCU內核，安全可控，無需向國外公司支付版稅。

胡振波表示蜂鳥E200還有205、205FD等一系列產品線。

「這就是開放的指令集的魅力，接下來會冒出更多無法想像的指令集版本。

」胡振波最後表示。

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