机遇就在那里 但RISC-V面对一个最大的障碍

自2010年被一位图灵奖得主David Peterson和他在加州大学伯克利分校的同事Krste Asanovic领导开发起，到去年成为热门话题，再到今年关注落地，RISC-V离它所致力的“改变计算平台芯片的设计生态”的目标似乎越来越近。推动RISC-V发展的机遇来自AI和物联网这类新兴市场带来的需求，显然，正是这些市场的垂直领域提供了多元化的需求。

一个似乎必然的选择

正如被历史验证的所有成功的CPU架构一样，RISC-V也正在通过全球范围内的生态联盟来扩张其影响力——虽然他们之间难免竞争。美国的RISC-V基金会被视为RISC-V的官方管理机构，会员包括西部数据、英伟达、谷歌等200多家成员，但他们在中国目前只有25家会员，这远远低于中国本地的RISC-V联盟规模：去年10月成立的中国RISC-V产业联盟（上海相关行业协会主导）已有超过一百家会员；去年11月成立的中国开放指令生态（RISC-V）联盟（中科院主导）也已超过60家。致象尔微电子科技有限公司副董事长兼CEO方之熙希望有更多本土企业加入美国的RISC-V基金会，好处之一是“可以使用RISC-V的LOGO，并且能够防止过度碎片化带来的风险”，他是RISC-V基金会中国顾问委员会的主席，曾任英特尔公司副总裁及首任英特尔中国研究院院长(2010-2014)，这一背景无疑给RISC-V的观望者赋予了积极性，但更多的价值还是来自于RISC-V本身所体现出的特性。

“人们误解了处理器所遵循的摩尔定律。当初这个定律只是说，每隔18-24个月，单位面积晶圆上的晶体管数量增加一倍，没有任何有关成本和性能的表述。”方之熙说。“最近几年，摩尔定律的升级所带来的单处理器性能的提升并不像之前明显，主要是功耗瓶颈愈发严重。”

RISC-V出现的必然性似乎和ARM的成功逻辑一样，Intel花了十几年时间在服务器处理器上的开发，最终形成了掌控云端计算99%的处理器的局面，但端上99%却是RISC，其中75%属于ARM。云上是很好的计算环境，但端上的很复杂——通用CPU架构不能解决这个问题。有意思的是，现在的情况似乎又回到ARM当初的起点——X86和ARM对整个应用市场的生态环境的垄断使得任何创新都很难通过改动架构来实现，这个问题和物联网之类应用对动态和静态功耗的高要求以及日趋紧迫的安全问题一起，成为充满机遇的焦虑。

也许IT行业的贝尔定律可以缓解这种焦虑：计算机每10年会产生新一代，其设备或用户数将增加10倍。这将触发新的产业链，新的商业模式，新的服务模式和新的技术产品。截止去年年底，与RISC-V芯片、软件、硬件、投资、知识产权和生态相关的中国企业总数已经接近一百家。中国开放指令生态（RISC-V）联盟秘书长、中科院计算所研究员包云岗在解释他们统计的这个数据时强调，少数几家企业控制指令集导致“相较于软件，指令集没有开放标准，使得开源芯片远远落后于开源软件”的现状。

包云岗提到一个现象，主流云计算公司的CPU利用率基本低于20%，比如亚马逊AWS EC2的平均CPU利用率仅为7%-17%，国内云计算数据中心的CPU利用率也小于20%，“云计算公司通过降低利用率来保障服务质量，另一方面又希望提高CPU的利用率来降低成本。”他说。“阿里短期目标是CPU利用率达到40%，长期目标为60%。”

正如开源软件降低了互联网创新门槛并提高了自主性，包云岗认为得益于摩尔定律效应的降低、计算网络化以及软硬件协同的敏捷开发新模式，开源芯片前景可期，而RISC-V打开了开源芯片的死结。

一个积极的决定

至少有三类垂直市场正在成为多元化需求的主流：一类是以无人机、物联网、AR/VR、智能手机为主的客户细分市场；一类是云和边缘的数据中心；一类则是以ADAS这类技术所推动的智能汽车。也许物联网体现了这类产品开发的共性：更快、更便宜和更短的开发周期。定制化的需求会越来越多，但差异化开发只占10%左右，其余90%可以提前选择IP即可。

这坚定了IP授权业务公司对RISC-V的信心。“在V3之后，我们将不再更新原有架构的内核，全面转向RISC-V。”不久前，在接受电子发烧友的采访时，晶心科技公司总经理林志明这样说道。这家14年来一直以内核IP授权和技术服务为主要业务的公司是RISC-V基金会的创始会员，该公司将其首款RISC-V内核架构命名为V5，而在这之前，采用该公司V3内核的SOC发货量已经超过了20亿颗。

除了市场需求，支撑晶心科技做出这个决定的，是他们的一整套开发资源，对于那些希望选择RISC-V作为处理器架构的开发者而言，这是十分关键的——包括开发、调试、软件调度、虚拟SoC平台在内的开发工具；包括外围设备和互连IP的预集成和预验证的子系统平台、评估板和AICE硬件调试器在内的开发平台；包括标准C库、DSP库、商业以及开源操作系统、驱动程序、中间件等在内的基础软件。这些资源全部可以用于RISC-V的开发。

生态系统也十分重要，过去14年，晶心科技同120多个合作伙伴建立了联系，包括软、硬件和SOC开发环境，涉及连接、安全、混合信号、图形、人工智能、软件栈、开发工具、RTOS和语音处理等。而在物联网的生态系统方面，同超过50个合作伙伴一起提供相关解决方案。

不过，对于那些初创的开发原型的公司而言——他们是RSIC-V的主要用户——成本才是最重要的。

“客户从ARM转到RISC-V的原因主要是成本，RISC-V是免费的。”晶心科技技术长苏泓萌说，“另外，ARM内核不能让用户修改指令，RISC-V可以。”

目前，晶心科技可提供两款RISC-V内核——N25和NX25，其中NX25是首款具有DSP功能的RISC-V核。去年第三季度，晶心科技还发布了运行linux的RISC-V内核。不过，笔者在现场看到的演示，还都是基于开发板搭建的。“现在没看到芯片，是因为客户产品还在流片周期中。”苏泓萌说，“我们去年推出了第一个RISC-V核，到年底已签了16家厂商，这还不包括签了评估协议的。去年晶心科技总计拿下42个案子，这个占比已经很高了。”

一个最大的障碍

提到转换处理器架构，除了成本上的诱因，影响RISC-V发展的原因是什么？方之熙提到的碎片化苏泓萌并不担心：“只要支持标准指令集，多版本是RISC一直就有的情况，有很多方法可以统一和控制的。”商业模式更不是问题，RISC-V是BSD授权条款（Berkeley Software Distribution，伯克利软件发行版），是开源界GPL,LGPL,BSD,MIT,Apache五种许可协议之一。也许认知度不够是一个问题，“还有很多用户不了解RISC-V，以为RISC-V无所不能，又对免费的定义和范围有误解，”苏泓萌说，“这需要有个过程。”

如果NVIDIA、NXP、高通、三星这样的公司也都开始在产品中加入RISC-V，那么剩下来的似乎只是对市场测试和平衡的漫长的等待。“去年我们客户V3处理器开发了11颗，RISC-V要达到这个规模预计要5、6年。”林志明说。需要担心市场生态的问题吗？林志明认为RISC-V对市场生态的要求不是很高，“晶心科技的RISC-V客户中，甚至也有做云端训练的、做数据服务器的SSD处理的。而亚太市场中百度、阿里这些公司都将拉动入口端设备的多元需求。”当然，还有5G，“5G周边应用也会引爆一个数据处理的市场，对RISC-V而言会是一个大的机会。”他补充道。

即使不考虑晶心科技IP内核授权的商业模式，ARM也是RISC-V一个绕不过去的话题。“可以说，ARM是RISC-V竞争上的一个最大的障碍。”在停顿了几秒还是没能想出更婉转的表述之后，林志明还是同意了关于RISC-V和ARM二者之间关系的这一说法。显然，对于RISC-V的拥护者而言，时间既长又短。