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“草根”RISC-V的逆襲之路

2018-09-13
關鍵詞: RISC-V

  集微網消息(文/Aki) 2018年6月底,Arm建立了一個域名為riscv-basics.com的網站,里面的內容主題為“設計系統芯片之前需要考慮的五件事”,從成本、生態系統、碎片化風險、安全性和設計保證上對RISC-V進行攻擊。

  這一舉動不僅沒有打擊到RISC-V,反而將Arm推到了風口浪尖,讓跟多人關注到RISC-V。不得已,7月10日,Arm將riscv-basics.com網站下線。

  那么RISC-V到底是什么,為什么會讓Arm如此大費周章,倍感壓力呢?

  RISC-V的起源

  RISC-V是第五代精簡指令處理器。

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  據維基百科資料顯示,RISC-V 項目2010年始于加州大學伯克利分校,是一個基于已創建的精簡指令集(RISC)原則的全新開源指令集架構(ISA)。

  與大多數指令集相比,RISC-V指令集可以自由地用于任何目的,允許任何人設計、制造和銷售RISC-V芯片和軟件。

  此后,RISC-V生態系統的發展尤為迅猛,同時也促使更多的成員參與進來,形成了良好的反饋。

  目前,在全球范圍內,以美國為首在大學教材方面都在采用RISC-V為教材。在全球范圍內,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,初始企業包括Google、西部數據、臺灣晶心、聯發科、杭州中天、華為等。

  隨著越來越多的行業巨頭加入RISC-V基金會,RISC-V架構的行業認可度快速提升,基于該架構的新興產品和解決方案開始在市場中不斷涌現。

  RISC-V的發展趨勢讓Arm倍感壓力,才出了riscv-basics.com網站這一鬧劇。

  RISC-V的技術特點

  RISC-V雖采取開放免費路線,但某些地方不同于其他開放源代碼的硅智財專案,例如它有自己的硬件描述語言(HDL),即Chisel(Constructing Hardware In a Scala Embedded Language),從全稱可以了解它是以Scala語言為基礎所發展成,Chisel也采用開放源代碼政策。相對于此一般普遍使用的硬件描述語言多采Verilog,不過有工具可以將Chisel開發出的電路轉換成Verilog格式,而后再修改其設計,或與其他電路整合。

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  簡單來說,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,配合一些擴展化的指令集來組成。嵌入式領域的應用和服務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,并且彼此之間不兼容。因為RISC-V是后發的架構,擁有技術上的后發優勢,技術上非常精簡。

  最后一點是可擴展,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。

  由于RISC-V的三大技術特點,吸引到非常多的大公司都在紛紛給它站臺,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。

  在產業界和芯片界,主流的大公司都在用RISC-V架構來做產品。

  如美國SiFive推出了其E2系列,蘇黎世大學的PULP項目推出了Zero-Riscy和Micro-Riscy,國內公司芯來科技推出了國產自主可控的N200系列2級管線超低功耗處理器核。

  與此同時IP大廠CEVA也在其藍牙和WIFI平臺中提供了基于RISC-V的MCU的支持,法國Greenwaves則發布了基于PULP的邊緣計算應用處理器GAP8。

  除了以上企業之外,包括Syntacore、Codasip、ICT、HardenedLinux、ACOINFO、Microsemi、RT Thread、中國科學院信息工程研究所和成都大學在內的企業和科研機構也在會上發表和展示了他們對RISC-V產業鏈的貢獻和工作。

  RISC-V的開發生態鏈

  RISC-V開發生態鏈上分為幾類公司:

  第一類公司是用RISC-V作為SoC中的控制或處理器模塊,或者說是用RISC-V架構開發IP給自己用;

  第二類公司是用RISC-V做處理器/MCU芯片,RISC-V是其處理器/MCU芯片的主要部分;

  第三類公司是做基于RISC-V的IP并授權給其他公司使用。

  第一類公司中,有Nvidia(使用RISC-V指令集做下一代GPU上的周邊微控制器Falcon),西數(計劃在下一代近存儲計算芯片中使用RISC-V核,并宣布預計每年將出貨10億片以上使用RISC-V的芯片)這樣的巨頭,也有OURS(使用RISC-V和LiDAR集成在一塊SoC上)這樣的后起之秀。

  第二類公司中,有Greenwaves這樣采用多核RISC-V做高效率邊緣計算MCU的初創公司,而且預計未來會有更多使用RISC-V MCU的初創公司進入市場,因為在MCU這樣對于成本非常敏感的市場,RISC-V的開源無授權費相對于Arm是一個重要優勢。

  第三類公司包括Microsemi,CEVA,Andes等公司,它們都已經發布了基于RISC-V的IP。我們預期在2018年,市場上就能看到許多使用RISC-V的芯片產品,而且在接下來的數年內RISC-V將會在一些細分應用(如低成本32-bit MCU)中占據優勢。

  RISC-V:中國的巨大機遇

  最后,RISC-V對于中國半導體行業來說也是一個巨大的機會。

  處理器對于中國來說一直是一塊短板,因為處理器需要長期的技術積累,所以雖然這幾年中國半導體可以說是突飛猛進,但是之前在處理器領域的落后卻不是一朝一夕能追上的。

  所以即使到了今天,中國仍然沒法拿出一款令人滿意的具有完整知識產權的處理器,知識產權仍然主要掌握在Intel,Arm等巨頭手里。而隨著RISC-V開源處理器的出現,所有人在RISC-V領域都處于同一起跑線上,因此中國公司和科研機構完全有機會利用開源的RISC-V做出具有完整知識產權而且性能處于全球領先地位的處理器,從而令中國半導體行業的版圖能填補上處理器的空白。

  此外,上海市經濟信息委最近發布了《上海市經濟信息化委關于開展2018年度第二批上海市軟件和集成電路產業發展專項資金(集成電路和電子信息制造領域)項目申報工作的通知》,開始將從事RISC-V相關設計和開發的公司作為扶持對象,這也是國內第一個和 RISC-V 相關的扶持政策,說明上海市政府認可 RISC-V 的先進性、開放性以及逐漸完善的生態。

  不過,RISC-V目前為止看似順利發展,但其實已有若干隱憂顯現。

  一是RISC-V允許采用者自行延伸擴充定義指令,若各行其是將使軟件相容性產生分裂,而使已居落后位置的軟件生態系統更難凝聚力量發展。

  另外就是新創業者的商業模式轉變。此外,過往開放源碼軟件的發展,除了遭遇社群不活躍的困阻外,后續發展路線的爭議,或分道揚鑣發展,或仍專注發展但路線逐漸偏離初衷或商業價值等均時有所聞,這些也都可能發生在RISC-V上。


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