浅谈RISC-V的短板与本土IP公司的机遇

上周，老张陆续发布了三篇有关本土RISC-V处理器研发的新闻，分别是《重大发布！中天微发布全球首款支持物联网安全的RISC-V处理器》、《小米也开发RISC-V CPU了？中天微携手松果电子踏上RISC-V CPU商业化新征程》、《仅仅两天时间，中天微RISC-V CPU就迎来授权合作伙伴！》尤其第三篇，在中天微推出RISC-V处理器两天后，伏达半导体有限公司就与中天微系统有限公司签署了C-SKY CK902授权协议，成为中天微支持RISC-V指令集的第三代指令系统架构处理器CK902的首批授权合作伙伴! 这一方面说明中天微的RISC-V处理器推出正当其时，另一方面也说明RISC-V处理器确实在国内有市场需求，

行业都期盼着能有一种可以架构免费而扩展性好的处理器架构，而RISC-V正可以满足他们的需求，这可能也是本土公司拥抱RISC-V的主要原因吧。

科普：什么是RISC-V处理器？

去年我曾经写过一篇关于RISC-V处理器的文章--《性能比ARM高，但功耗比它低，关键还免费！？这款处理器牛！》，没想到，一年之后，RISC-V风生水起，可见大家对RISC-V采取了非常拥抱的态度。这里再把RISC-V处理器再做一个介绍。

自从中美贸易战以来，中国芯片产业核心技术受制于人的状况日益突出，因此，发展自主知识产权、掌握核心技术已经成为人们 对我国集成电路产业发展的共识。

RISC-V 是一种全新的、简单且开放免费的指令集架构，美国加州大学伯克利分校的Krste Asanovic 教授、Andrew Waterman 和 Yunsup Lee等大牛开发了这种全新指令集架构，它可以被任何学术机构或商业组织自由使用，这个架构得到了计算机体系架构 领域泰斗 David Patterson 的大力支持。

目前在全球范围内，RISC-V也被很多国家定义成国家标准指令集，比如印度。在业界也引起了很多关注，比如三星明确表示会使用RISC-V用在相关的产品中。很多公司表示支持这一架构，其中包Google、西部数据、***晶心、联发科、杭州中天、华为等。

作为一种指令集架构，RISC-V架构奉行的大道至简的原则，所谓大道至简，就是在IC设计实际工作中，通过最简洁的设计实现安全可靠的芯片，RISC-V处理器有三个特点：模块化、极简、可扩展。首先它是一个模块化的指令集，配合一些扩展的指令集其不同的部分还能以模块化的方式组织在一起，从而试图通过一套统一的架构满足各种不同的应用。

模块化的RISC-V架构能够使得用户能够灵活选择不同的模块组合，以满足不同的应用场景，可以说是“老少咸宜”。譬如针对于小面积低功耗嵌入式场景，用户可以选择RV32IC组合的指令集，仅使用Machine Mode（机器模式）；而高性能应用操作系统场景则可以选择譬如RV32IMFDC的指令集，使用Machine Mode（机器模式）与User Mode（用户模式）两种模式。而他们共同的部分则可以相互兼容。

它第二个特点是极简，因为一些传统的X86和ARM架构的篇幅，传统商业架构非常繁多，并且彼此之间不兼容。而RISC-V是后发的架构，拥有技术上的后发优势，技术上非常精简。RISC-V架构最后一点是可扩展，传统的ARM指令集是不允许做扩展，但是RISC-V是方便做可扩展的。

去年Krste Asanovic 教授在接受我采访时也曾指出通过一系列的指令集扩展，几乎可以用RISC-V构建适用于任何一个领域的微处理器，比如云计算、存储、并行计算、虚拟化/容器、MCU、应用处理器、DSP处理器等等。“RISC-V支持多核，而且扩展性很好，可以很方便地扩展到多核架构。”他强调，“使用RISC-V的理由有第一，RISC-V是免费开源架构，无须付费。第二，它的ISA比起其他ISA来说简单许多，因此验证起来也方便许多。第三，RISC-V很稳定，不用担心突然发生很大变化或者直接就消失。第四，RISC-V可以在各种设计中比起其他ISA更高效，面积、功耗和性能都更好。第五，RISC-V可以作为各种SoC核的基础ISA，第六，RISC-V具有很好的扩展性，可以随意按照需求扩展。”

RISC-V几乎可以堪称是一款几乎完美的免费开源CPU，为了 RISC-V 架构的顺利推广，2015 年成立了 RISC-V 基金会。负责维护标准的 RISC-V 指令集手册与架构文档，并推动 RISC-V 架构的 发展。目前，基金会包括 108 家会员单位，其中白金会员 18 家，普通 会员 90 家，并且会员数量在持续高速增长。中国多家大中型企业级科 研机构也加入了 RISC-V 基金会，如中兴、华为、杭州中天、中科院 计算所等，其中杭州中天微属于白金会员。

RISC-V的短板与本土IP公司的机遇

在即将到来的万亿级物联网时代，市场碎片化且芯片需要定制，因此众多科技巨头和初创公司纷纷加入到 RISC-V支持者阵营中，以摆脱 ARM、 X86 架构在移动端和 PC 端的垄断地位，其中包括高通、谷歌、英伟达、三星、西部数据等等。

西部数据首席执行官Martin Fink表示，该公司对RISC-V感兴趣，是因为希望将更复杂、订制化的处理器引入其存储设备。RISC-V设计也在逐渐进入设备的底层芯片。例如英伟达表示，将在配合GPU使用的底层微控制器中使用RISC-V设计。此前，英伟达使用定制开发的微控制器芯片Falcon。

在中国，经历“中兴禁运事件”之后，自主可控CPU的研发成为共识，但是我们也看到，要让一个开源的CPU架构真正普及开来，必须有提供定制化服务的商业公司加入，这也是RISC-V被诟病的一个主要点，因为往往开源意味着很多公司和个人可以介入，这样会导致架构趋于碎片和无序，我很高兴看到杭州中天微这样的专业IP公司在RISC-V处理器上积极布局，上周中系统有限公司推出的支持RISC-V第三代指令系统架构处理器CK902，可灵活配置TEE引擎，支持物联网安全功能。

中天微RISC-V处理器直接瞄准物联网应用，正是很多业者所期盼的，因此刚刚推出就获得客户青睐也不算意外。我个人希望中天微可以持续耕耘RISC-V处理器，不断推出针对更多场景的处理器IP，不仅可以应对物理网的边缘计算需求，还可以应对大型计算场景！真正成为RISC-V在中国市场生根发芽的有力推手，把握本土IC发展良机，成长为国际级CPU IP供应商！