半個月前,Google 宣布 Android 将全面支持 RISC-V 指令集,這将促進手機和手機芯片廠商更多考慮 RISC-V 芯片。RISC-V 叩開了一個每年數百億美元的大市場,多了幾十億潛在用戶。
這是第一次,一個不被單一商業公司掌握的芯片指令集獲得如此重要的産業生态支持。不被單一商業公司掌握,也就不被這個公司所在的國家意志影響。
十年前,RISC-V 還是一個并不引人注目的項目。在 2014 年美國舉行的集成電路行業峰會 Hot Chips 上,RISC-V 項目組的十幾位學生和教授向來往參會者宣傳這款誕生于伯克利校園的新開源指令集。他們沒有在主會場設展,也沒被邀請參加演講,隻是在會場外支起一頂小棚,擺上幾張展闆,給開發者發傳單、送小徽章。
小小的徽章上寫着一句宏大口号:"Instruction sets want to be free!"(指令集希望自由)。
伯克利大學 Par Lab RISC-V 項目組參加峰會人員的合照,其中有精簡指令集發明人、伯克利大學計算機系教授大衛·帕特森(右一),伯克利大學計算機系教授、 SiFive 首席架構師克斯特·阿薩諾維奇(左五),SiFIve 首席科學家安德魯·沃特曼(右四)和 CTO 李允燮(右五)
當時 RISC-V 設計的徽章
半導體産業曆史上,還沒有人實現過這個願景。指令集類似芯片世界的 "語言",它定義了芯片與相應軟件的設計規範,是重要的行業标準。
RISC-V 之前,主流指令集都由歐美公司壟斷:英特爾發明的 x86 指令集統治了個人電腦和數據中心裏的服務器 CPU 市場,Arm 公司發明的 ARM 指令集在智能手機等移動設備中長期領先。
而在 Hot Chips 上那次不起眼宣傳的不到十年後,RISC-V 已成長爲有望與 x86 和 ARM 分庭抗禮的指令集 "第三極"。從 2010 年被發明至今,十幾年裏,基于 RISC-V 的芯片出貨量已達到 100 億顆。ARM 指令集芯片達到相同出貨量用了近 30 年。
今年以來,RISC-V 繼續加速發展。除 Android 的支持外,Google 、英特爾、平頭哥、三星、聯發科、高通、英飛淩和博世等芯片巨頭或大需求方,都在以成立生态聯盟或組建新公司的方式投入 RISC-V。
RISC-V 對中國尤其重要。去年 10 月美國政府對芯片出口設置新限制後,受影響的不僅是用于訓練 AI 大模型和自動駕駛系統的 A100、H100 等高端 GPU ,也有服務器裏少不了的高端 CPU,這些 CPU 大部分是英特爾 x86 架構。開源的 RISC-V 成爲中國供應鏈拿下服務器 CPU 的重要突破口之一。
中國一級市場現在整體低迷,RISC-V 領域仍有資金湧入。去年到今年,已有奕斯偉計算、賽昉科技、芯來科技和進叠時空等 RISC-V 公司完成新融資。其中奕斯偉計算今年 7 月完成 30 億元人民币的 D 輪融資,進叠時空 1 年内完成了 2 輪融資。新公司也仍在出現,如藍芯算力、 之行無界和晶遠芯等。
今年的一場行業活動中,中國工程院院士倪光南說:"毫不誇張地講,今天 RISC-V 是中國 CPU 領域最受歡迎的架構。"
有人都開始擔心行業過熱了。今年 8 月北京的 RISC-V 峰會閉門會上,一位創業公司 CEO 說:"我們要警惕 RISC-V 如今的盛況是不是 ‘虛假繁榮’。"
從少有人問津的學校暑期項目到備受行業追捧的産業新力量,RISC-V 隻花了十年。更罕見的是,它是以開源方式做了這一切。
希望尋找自主空間的中國芯片産業是加速 RISC-V 的重要力量,但不是全部,其中還有開源理想、跟風炒作、賺錢欲望、壓縮成本與擺脫壟斷的迫切,有技術人員的執着,也有合縱連橫的策略。這是一個在日益嚴峻的全球技術合作環境中,多種勢力與訴求碰撞,幫助 "天真" 走進現實的故事。
無心插柳
RISC-V 的誕生于伯克利大學并行計算實驗室(Par Lab),是一個無心插柳的 "副産物"。
Par Lab 由大衛·帕特森(David Patterson)和他的學生克斯特·阿薩諾維奇(Krste Asanovic)在 2005 年創立。
堅定支持開源和免費的大衛·帕特森,最初的志願是好好賺錢。他是家族裏第一個大學生,本來在 UCLA 學數學,爲成爲保險精算師做準備,卻在一堂湊學分的選修課上接觸了計算機。找到熱愛的帕特森揮别精算師規劃,于 1970 年進入全美計算機系第一的伯克利攻讀碩士與博士學位,畢業後留校任教。
在帕特森剛開始學術生涯的 1970 年代末,幾乎所有 CPU 都是基于英特爾發明的複雜指令集(CISC)x86,新公司開發 CPU 的門檻很高。1981 年,帕特森在 IBM PowerPC 的基礎上創造了一套顯著有别于複雜指令集(CISC)的新指令集,即 "精簡指令集"(RISC),它隻有幾十條指令,比有幾百條指令的複雜指令集更敏捷、能耗更低,能有效降低硬件開發成本、縮短開發周期。2017 年,帕特森因對 RISC 的貢獻獲得圖靈獎。
第一個使精簡指令集發揮巨大商業價值的公司是 1990 年成立的英國公司 Arm,它通過精簡指令集 ARM 開辟了 IP 授權模式(将芯片設計 IP 賣給下遊的芯片設計公司),與開辟晶圓代工模式的台積電一起重塑了芯片行業分工:一家芯片公司不再需要自己建造工廠,而是可以專注做好資産門檻更低的芯片設計,這即是 Fabless(無晶圓設計公司)。一批巨頭因而崛起,英偉達、高通和蘋果的自研芯片都是這個新格局的産物,也是其推動者。
帕特森自己和精簡指令集的産業化交集,則要等到他發明精簡指令集的近 30 年後。
2010 年,Par Lab 的幾位年輕博士忙着一個并行計算暑期項目,需要對芯片指令集底層做一些修改,但沒能找到現成的免費、可修改的指令集,剩下的路隻有一條:新開發一套指令集。
睿思芯科創始人、RISC-V 國際開源(RIOS)實驗室執行主任譚章熹當時是項目組一員,他 2005 年從清華電子工程系畢業後進入伯克利讀博,師從帕特森。
譚章熹告訴《晚點 LatePost》,帕特森有豐富的精簡指令集經驗,在此前已開發過數代 RISC,在其指導下,開發 RISC-V 隻花了兩三個月,它僅有約 50 條指令,非常輕巧。
RISC-V 的源頭可追溯至 1981 年。伯克利的大衛·帕特森和卡洛·H·塞奎恩當時用精簡指令集設計了 RISC-I 處理器
最初,Par Lab 隻是把 RISC-V 當作一個研究和教學工具,把它用到了伯克利計算機系本科和研究生課程裏,這是大多數誕生于高校的指令集的命運。2011 年他們進一步把 RISC-V 放到了網上,開源給所有人,初衷是促進更多學術交流。
譚章熹稱,Par Lab 很早就想好要開源 RISC-V。年輕時早早抛棄賺錢目标的帕特森常鼓勵學生追求影響力,開源是擴大技術影響力的很好方式。
開源也與崇尚自由、平等的伯克利文化契合。RISC-V 使用了最開放的開源協議之一 BSD,允許開發者自由、免費地使用、修改和再分發軟件源代碼,銷售基于 RISC-V 開發的産品,甚至無需注明使用了 RISC-V。BSD 開源協議全稱 Berkeley Software Distribution,本就來自伯克利。伯克利校方也同意放棄對 RISC-V 的專利權。
意想不到的反饋開始從四面八方傳回。譚章熹稱,2012 年時,就有印度開發者給他們寫郵件,稱希望指令集不再頻繁修改,因爲他們已在嘗試基于 RISC-V 做産品。2015 年 1 月,第一屆 RISC-V 研讨會在 MIT 的一間教室内舉行,現場隻有 40 多人,但已有公司拿出了産品,如美國芯片公司 Bluespec 在會上介紹了基于 RISC-V 設計的開源芯片。差不多同時,另一家芯片公司 Rumble Development 也嘗試向客戶交付包含 RISC-V 内核的芯片。
帕特森和阿薩諾維奇等人開始認真考慮把 RISC-V 推向産業界,商業公司看重指令集的穩定,不能随意變動;學校則重在探索技術新方向,RISC-V 到了走出校園的時刻。
2015 年 8 月,RISC-V 基金會正式成立,注冊地爲美國内華達州。基金會沒有 RISC-V 所有權,它的收入來自會員費。基金會負責組織會議,審閱社區内開發者對 RISC-V 指令集的建議,最終決定是否增加、修改指令,保證版本有序叠代。
帕特森和阿薩諾維奇對 RISC-V 寄予厚望,兩人在 2014 年發表了一篇詳細介紹 RISC-V 的論文《Instruction Sets Should Be Free(指令集應該免費)》,文中寫到:"就像 Linux 已成爲大多數計算設備的标準操作系統一樣,我們希望 RISC-V 成爲所有計算設備的标準指令集。"
同樣樂觀的人不多。譚章熹回憶,英偉達首席科學家比爾·戴利(Bill Dally)那會兒經常來伯克利交流,他曾問 Par Lab 成員:爲什麽要重新發明指令集?x86 和 ARM 已統治行業多年,看不到什麽新指令集的空隙。
2015 年,項目組的兩位學生李允燮(Yunsup Lee)和安德魯·沃特曼(Andrew Waterman)想成立一家 RISC-V 商業公司。後來擔任該公司首席架構師的阿薩諾維奇說:越了解半導體行業的投資人,拒絕他們就越快。
就連 RISC-V 項目的親曆者,也很難設想它日後的成功。中科院一位學生告訴《晚點 LatePost》,他們在 2018 年開發 RISC-V 編譯器時遇到了一些技術問題,輾轉聯系到了一位帕特森的學生,對方回複:"我已經不做 RISC-V 了。"
阿薩諾維奇卻還是鼓勵大家:"隻要某件事不是完全不可行,你就會想去嘗試。" 因爲 "宇宙中最偉大的力量之一是研究生的天真"。
逐漸起勢
天真的研究生沃特曼和李允燮後來幸運地拉到了融資。在從專注科技早期投資的矽谷風投機構薩特希爾(SHV)獲得 500 萬美元後,二人在 2015 年 7 月成立了如今 RISC-V 領域的龍頭公司 SiFive。
沒有什麽明顯的環境因素顯示 RISC-V 會快速發展,它怎麽看都是一個弱小的前沿趨勢,空間在于:憑借開源、模塊化、可自由裁剪與修改的特點,它與不能輕易更改的 ARM 之間形成了差異化競争:ARM 像一桌已經端上桌的豐盛套餐,你吃不吃得了都得花這麽多錢,Arm 的授權協議不允許客戶随意更改、裁剪指令集;而 RISC-V 則像給你提供了一份菜單,你可以自由點菜,而且還不需要付費。這對希望降低成本、提高産品靈活性的商業公司有吸引力。
RISC-V 尤其适合一些性能更低、更簡單的産品,如嵌入式 CPU 、 MCU(微控制器) 等,它們主要用在智能音箱、手環等物聯網設備中。當時 RISC-V 的軟件工具鏈還不完善,難以進入手機、電腦等需要更多配套軟件的場景;物聯網芯片對成本也更敏感,RISC-V 的免費優勢能被放大。
中國芯片産業及時跟進了 RISC-V 趨勢。如主要生産 Wi-Fi 藍牙芯片的樂鑫、生産嵌入式 CPU 的中天微都在 2016 年,也就是 RISC-V 基金會成立的第二年就成了基金會成員。同年,RISC-V 國際研讨會第一次來到中國,注冊參會人數超過 270 人,最後能容納 300 多人的禮堂座無虛席。
中國首個 RISC-V 社區 CNRV 創始人郭雄飛 2017 年撰寫博客總結:"這次國内的 RISC-V 參與者很多都是民營私營企業,參與程度一點兒不比科研院所差。不像過去都是國家和地方政府資助的幾個獨苗。這背後必然是深刻的産業和市場化的商業行爲。"
阿裏是最早投入 RISC-V 的中國科技巨頭。阿裏在 2017 年收購中天微,吸納了其 RISC-V 團隊。2018 年,阿裏整合達摩院芯片團隊和中天微成立芯片子公司平頭哥。第二年,平頭哥推出 RISC-V CPU IP 核玄鐵 C910,它可用在智能攝像頭、智能音箱、5G 網關等多種物聯網、5G 和端側 AI 場景。截至 2021 年底,基于玄鐵的 CPU 出貨達到了 25 億顆,貢獻了 RISC-V 100 億出貨量中的 1/4。
玄鐵帶動了更多中國芯片公司開發 RISC-V 産品,如 MCU 廠商全志在 2019 年成立 RISC-V 部門,基于玄鐵開發了視頻解碼芯片 D1。
一批中國創業公司也陸續成立。2018 年,爲更好推進中國業務,SiFive 與中國本土團隊合資成立上海賽昉科技,後者擁有 SiFive IP 經銷權,成立第二年的銷售額就達到了 4000 萬元人民币。
中科院計算所泛在計算系統研究中心的研究員張磊和他的同事王元陶——他也是帕特森的學生,自 2014 年起就開始嘗試用 RISC-V 設計芯片并流片,2018 年 3 月兩人一起創立中科物栖。
同年 8 月,帕特森的學生譚章熹,把此前在美國創立的激光雷達芯片公司 OURS 賣給了美國知名自動駕駛公司 Aurora,回國成立了睿思芯科,他認爲在中國做芯片機會比美國大得多。一個月後,新思 ARC 系列處理器内核研發經理、出版了國内第一本 RISC-V 處理器設計書籍的胡振波在武漢成立芯來科技。
一些更大體量的公司也在孵化 RISC-V 新業務。如 2019 年 9 月,奕斯偉科技集團成立子公司奕斯偉計算,進入 RISC-V 領域;2020 年 1 月,比特大陸聯合創始人詹克團創立算能科技,團隊來自比特大陸原本的 AI 專用芯片業務。這是兩家背景迥異的民營企業。奕斯偉科技由執掌國企多年的京東方原董事長王東升創立;比特大陸則起家于加密貨币 2017 年的那輪牛市中,主營礦卡(挖礦芯片)、礦機制造,同時運營礦池和礦場,有投入新業務的豐厚家底。
這一時期的公司,成立之初多以物聯網 RISC-V IP 核或芯片爲創業方向。如中科物栖提供基于 RISC-V 的物聯網芯片和開發平台,奕斯偉計算研發 RISC-V 嵌入式 CPU。張磊告訴《晚點 LatePost》,物聯網産品碎片化嚴重、需求多,芯片設計要更靈活,以模塊化爲特點的 RISC-V 正适合這一領域。
中國之外,全球産業界都在把 RISC-V 用到一些對性能和軟件生态要求相對低的芯片上,這原本是 ARM M 系列等 IP 的市場。
西部數據自 2017 年起把 RISC-V 芯片用于固态硬盤主控上,每年出貨已超過 10 億顆。高通自 2019 年發布的骁龍 865 起,已陸續在 SoC(System On a Chip,片上系統,即把各模塊集成封裝在一個芯片裏) 中使用了 RISC-V 的控制和安全核心;蘋果也先從不承載用戶主要使用功能的小模塊開始,逐步替換掉 ARM 架構的控制器,如 Wi-Fi、藍牙、充電接口等。截至 2022 年底,高通已經出貨了 6.5 億顆 RISC-V 内核。
早期投資機構耀途資本創始合夥人白宗義将 RISC-V 芯片的應用場景分爲三類:一是算力低、設計簡單的消費級 MCU 和硬件主控芯片等,這一領域已大規模商業化,但利潤薄且面臨大公司競争;二是對算力要求相對較高的端側 CPU/AI 芯片,如處理視覺信息的芯片;第三種是對算力要求更高的場景,如服務器 CPU,但它要實現還需要軟件和開發者生态繼續成熟。
他認爲,如果創業公司有較強的高性能 RISC-V IP 開發能力和 SoC 芯片設計能力,最好的機會是第二類,這是現階段 RISC-V 的性能與生态能夠到,有一定技術門檻、又有規模和利潤空間的市場。
原本 RISC-V 可能會在物聯網和端側高性能芯片的基礎上,逐步積累更多開發者、完善工具鏈、擴大生态,然後緩慢而艱難地進軍電腦、手機、服務器等更高端場景。但兩股幾乎同時出現的力量,急劇改變了 RISC-V 的命運軌迹,它在全球,尤其是中國市場的生長節奏陡然加速。
大國競争
加速 RISC-V 的第一股重要推力是近年逐漸激烈的中美科技競争,重要節點是 2022 年 10 月美國政府出台的芯片出口限制。
當時市場關注的焦點是,英偉達用于數據中心 AI 計算的高端 GPU A100 和 H100 即将斷供,實際該限制也波及高端服務器 CPU。而要滿足快速爆發的 AI 算力需求,不僅需要 GPU,也離不開 CPU,後者是服務器中的任務調度中樞。用于前沿科技研究的超級計算機也需要服務器 CPU。
英特爾自然受影響,英國公司 Arm 也未能幸免。美國政府的新限制是根據算力、帶寬等指标劃線,超過限度的産品都會受影響,對美國外的 40 多個國家也提出了許可證要求。《金融時報》去年 12 月報道,當時 Arm 已暫停向中國大陸公司授權服務器 CPU Neoverse 架構,今年 2 月起,中國大陸公司需申請許可才能購買 Neoverse 授權。
新限制下,RISC-V 成了僅剩的最好選擇:它既不受單一國家和商業公司控制,又與全世界芯片産業同軌,避免閉門造車的風險。
所以 2020 年,特别是 2022 年之後,中國 RISC-V 行業的趨勢是:提前挑戰更高端、算力更高的市場,尤其是服務器 CPU。
阿裏平頭哥已推出三個系列八款 RISC-V CPU 核,其中玄鐵 C910 也可用于開發 AI 等高性能場景的服務器 CPU。
據了解,另一家 2020 年起開始探索自研芯片的互聯網大公司今年調整了研發方式,從采購 ARM CPU IP 核,在此基礎上開發,轉爲直接在 RISC-V 代碼上自己開發服務器 CPU IP 核和總線(CPU 與内存或其他器件間的數據傳送通道),形成更完整的産品。
一些之前成立的創業公司開始增加服務器 CPU 産品線,如賽昉科技在 2021 年底發布了高性能 RISC-V IP "昉·天樞",目标場景包括服務器和數據中心;算能科技自 2022 年起開始研發 RISC-V AI 服務器 CPU,第一款産品使用了平頭哥的 IP 玄鐵 C910。
新成立的公司則直接挑戰服務器 CPU 方向。2021 年底,平頭哥玄鐵系列主要研發和應用負責人陳志堅與全志科技 RISC-V 負責人孫彥邦聯合創立進叠時空,第一代産品是嵌入式 CPU,現在已在研發服務器 CPU。成立于今年 5 月的藍芯算力,也以 RISC-V 服務器 CPU 爲方向,該公司由字節跳動前 RISC-V 服務器芯片項目負責人盧山創立,他曾任職于高通與英特爾,也是中國開放指令(RISC-V)聯盟咨詢委員會專家。
中國創業公司中,算能開發服務器 CPU 的進度最快,首款服務器 CPU 産品 SOPHON SG2042 已于今年 3 月發布,采用平頭哥玄鐵 C910 内核,已獲得第一批客戶,包括運營商和高校等,如山東大學已采購了 1024 片算能 CPU 用于仿真計算。
中國芯片公司之間,芯片公司和有自研意願的雲廠商與科技巨頭之間,都存在競争。不過整體上,現在諸多投入 RISC-V 的公司總體是合作大于競争,它們的共同對手是 ARM 和 x86,尤其是 x86。直到去年,x86 在服務器 CPU 市場仍占九成。
這些公司有共同的有利環境。客戶采購意願正在變強,央企國企需求被拉動,雲計算公司也會從供應鏈安全角度更多考慮國産方案。一家研發 RISC-V 服務器存儲及互聯芯片的公司告訴《晚點 Latepost》,"以前客戶來找你,問的是價格和使用場景,今年客戶會直接問,你們有 RISC-V 芯片嗎?"
生态壁壘在各方合力下正逐漸消融。中科院計算所一名工程師告訴《晚點 LatePost》,2018 年初,他們爲 RISC-V 芯片開發編譯器時,能用的工具鏈和配套軟件幾乎爲零,不得不自己從頭開發軟件工具,到 2023 年下半年,RISC-V 編譯器、調試器等各個環節工具鏈已相對齊備,開發者可以更快上手;一批産業鏈公司也陸續成立,如提供 IDE(集成開發環境) 的卡姆派樂和提供編輯器的兆松科技等。
2017 年起就布局 RISC-V 的阿裏平頭哥至今已推動制定了 29 個 RISC-V 全球标準,在中國公司中數量最多。2021 年 10 月,在 Android 官方還未正式支持 RISC-V 時,平頭哥在全球第一個完成了 RISC-V 與 Android 的整體适配;平頭哥還适配了 Ubuntu、統信、Fedora 等國内外主流操作系統,這會促進服務器廠商和電腦廠商采購 RISC-V 芯片。
今年 3 月,平頭哥舉辦第一屆玄鐵 RISC-V 生态大會,英特爾、谷歌、海爾等數百家國内外公司參與,演講間隙的展覽區擠滿了互相交流的從業者。
中國高校和科研機構正投入見效更慢的人才培養。中國開放指令生态(RISC-V)聯盟秘書長、中科院計算所研究員包雲崗在 2019 年推動成立 "一生一芯" 計劃,将芯片開發引入本科教育。2020 年 6 月,"一生一芯" 計劃的首批 5 名本科生完成了從設計到流片、生産的全過程,帶着自己設計的芯片畢業。去年,"一生一芯" 第三期計劃報名人數超過了 700 人。
RISC-V 基金會樂見中國力量參與。爲打消中國、俄羅斯成員對地緣政治潛在影響的擔憂。2019 年,RISC-V 基金會注冊地從美國轉移到了中立國瑞士。"基金董事會一緻同意這一舉措。"RISC-V 基金會 CEO 卡利斯塔·雷德蒙德(Calista Redmond)說。
帕特森和阿薩諾維奇近年也不時來到中國與行業交流。一位與他們接觸過的芯片從業者評價:"隻要 RISC-V 生态能起來,他們不在乎是誰做成這件事。"
2019 年底,RISC-V 基金會有 435 個會員,2022 年底增長至 3180 個,今年超過 4000 個,其中中國會員占近一半;22 家高級會員中,中國大陸公司有 12 家;20 席董事會成員中,中國占 6 席,2019 年底時,RISC-V 的董事會成員還全部來自美國。
今年初,中國科技部和國家自然科學基金委員會宣布征集 RISC-V 相關研究的提案。包雲崗評價稱,過去幾年,大多數 RISC-V 工作是自下而上完成的,政府的關注和支持是一個大變化。
一位 RISC-V 公司創始人評價,現在中國至少幾十家公司都說自己在做 RISC-V CPU:"豬都排隊等着飛了"。
紮堆的另一面是,不少從業者深知 RISC-V 服務器 CPU 的大規模商業化不會馬上到來。
高端芯片研發需要大投入,要有足夠市場規模才能形成 "收入→利潤→研發" 的正循環。已發布服務器 CPU 産品并獲得早期客戶的算能認爲,2025 年可能是一個轉折點,預計屆時采用 RISC-V CPU 的服務器能占到服務器市場總額的 1% ,對應 80 億的服務器市場規模。
一名互聯網大公司工程師站在客戶角度的觀察是,RISC-V 服務器 CPU 的穩定性還需驗證:"100 萬個 CPU 運行沒出問題,不能保證到 1000 萬個時也不出問題。" 科技大公司在大批采購數據中心芯片時,更傾向保守方案。
一位 RISC-V 公司 CEO 類比了 ARM 進軍服務器市場的曆程:2013 年後,就有高通等公司嘗試這條路,但未能突破;真正的轉折點是雲計算巨頭亞馬遜 AWS 在 2019 年發布并開始使用自研的 ARM 服務器 CPU Graviton;類似地,RISC-V 進入服務器市場也需要重點大客戶支持,但他認爲這不能靠強制國企采購的方式實現,而要鼓勵市場化競争。
"捧着沒用,捧出來的公司最後還是死路一條,不如讓大家先殺一通,看殺出來的頭一兩名怎麽樣。" 他說。
全球意願
中國之外,全球的 RISC-V 生态也在加速發展,直接誘因是 ARM 的變動;更深層的動力是,在經曆指令集層面的長期壟斷後,芯片設計公司和需求方都在尋找更開放、低價的替代方案。
近年來,原本主要用于手機等移動端的 ARM,在蘋果、亞馬遜等公司的支持下,陸續進入電腦和服務器市場,挑戰英特爾 x86 的統治地位。
但被軟銀收購又重新上市的 ARM 現在有了更大的盈利壓力。據《金融時報》今年 3 月的報道,ARM 将改變收費模式,從根據芯片價值收取授權費改爲根據最終設備價值收取授權費。這會使授權費提升數倍——高通手機芯片的均價爲 40 美元,而智能手機均價超過 300 美元。ARM 還計劃自 2024 年起,禁止高通等使用了公版 ARM 架構的芯片設計公司自己替換和添加 GPU、NPU 和 ISP 等子模塊,這類似強制打包銷售,将進一步限制芯片設計公司的自由度。
這是在推着 ARM 的客戶加速離開,RISC-V 獲得了更多巨頭支持。
今年 6 月,Google 、英特爾、平頭哥、三星、聯發科、高通等 13 家企業發起全球 RISC-V 軟件生态計劃 "RISE",推動 RISC-V 處理器在移動通信、數據中心、邊緣計算和自動駕駛等領域落地。兩個月後,英飛淩、高通、博世、北歐半導體和恩智浦宣布将聯手在德國組建一家 RISC-V 新公司,計劃先專注車用芯片,未來擴大至手機及物聯網等場景。
10 月底,Android 官方宣布支持 RISC-V。Android 現在支持着全球超 30 億移動設備,這爲 RISC-V 增加了數十億潛在用戶。Google 自己已行動起來,于今年 10 月宣布與高通合作開發 RISC-V 可穿戴設備芯片,它将被用于下一代 Google Wear OS 手表。
歐美的 RISC-V 創業生态也更加活躍 。成立于 2018 年的美國公司 Ventana 今年 1 月發布了高性能服務器 CPU Veyron V1,是目前少有的能提供包含總線在内的全套解決方案的公司,有助于客戶增加采購意願;SiFive 也在 10 月發布了新的 RISC-V CPU 核 P870,是目前性能最強的 RISC-V CPU 之一。
曾參與蘋果 A 系列、AMD Zen 架構設計的知名芯片工程師吉姆·凱勒(Jim Keller)在 2021 年加入加拿大 AI 芯片創業公司 Tenstorrent。這家公司正在研發 RISC-V 視頻編解碼芯片和服務器 CPU。今年 5 月 Tenstorrent 宣布其視頻編解碼芯片将與 LG 展開合作,8 月,它獲得了現代集團和三星投資基金的 1 億美元投資。
"我相信開源會赢得勝利,就像一旦人們轉向 Linux,就不會回頭了,這是單行道。" 吉姆·凱勒今年接受采訪時談及 RISC-V。
RISC-V 國際基金會 CEO 雷德蒙德今年 9 月時稱:RISC-V 領域的創業公司,比曆史上任何其他架構都多。
出于開源的技術理想,或出于 "我要賺大錢" 的渴望,這群人相信全球合作、開放的芯片産業是更好的芯片産業。他們一起對抗着一個更封閉、分割的環境,而且很可能會沖破限制。
大部分從業者認爲,即使限制真發生,也很難遏制 RISC-V 的發展勢頭。如同 5G、Wi-Fi、USB 等技術一樣,RISC-V 已逐漸成爲全球共通性标準。美國可以限制一項産品,但難以限制一項标準。進叠時空創始人陳志堅認爲,即使禁令到來,最多隻能限制美國公司不賣 RISC-V IP 給中國公司,但無法限制中國使用 RISC-V 标準,這反而會削弱美國公司競争力、縮小其市場,利好中國公司。
中國芯片産業現在要在從設備、材料、制造到設計的全鏈條上減少對美依賴。RISC-V 所在的指令集層不涉及制造問題,但這一環節的突破和自主仍是一塊重要拼圖。
半導體領域過去的開源運動都非常弱小。在高校中,每年都有新指令集被編寫,主要用于教學演示,它們以往很難走出校園,進入産業界。
如今,急劇變化的環境下,全世界不同國家和地區的人,出于技術的、商業的和安全的考量,混雜着跟風、炒作和對利潤與控制權的争奪,一同爲開源、開放的理念創造了一個現實空間。
這是日益嚴酷的芯片和全球技術合作環境中,一個難得的好消息:半導體領域的開源理想到了有史以來離實現最近的一刻。它背後是一個簡單,但會被環境波動模糊的規律:開放、交流、合作,更能加快技術與創新的整體效率。