未来ARM和RISC-V如何共存

RISC-V将继续向高性能演进，高主频、高性能是未来发展的趋势。

作者：九林

在X86与ARM两大架构互相争抢市场时，开源的RISC-V架构破空而出。RISC-V指令集从2010年发布至今，短短12年的时间里飞速发展。前不久，数量更是突破100亿颗，远超同时期的ARM、X86。

近日，半导体产业纵横记者参与2022 RISC-V中国峰会，采访到业界两位RISC-V资深人士，中国科学院软件研究所总工程师武延军研究员、平头哥半导体副总裁孟建熠博士，想聊一聊关于关于RISC-V发展的问题。

聊聊高性能发展

在RISC-V中国峰会上，平头哥半导体副总裁孟建熠谈到了RISC-V未来发展的三个趋势，其中一个趋势就是，RISC-V将继续向高性能演进，高主频、高性能是未来发展的趋势。

RISC-V将走向高性能这件事，并非仅有平头哥一家企业提出。RISC-V业内另一“大牛”中国科学院计算技术研究所副所长包云岗也曾提出，在RISC-V的发展中，已经出现一大批国内外企业瞄准高性能RISC-V，性能对标ARMCortex-A76/A78，甚至Neoverse-N1/N2。很多企业还把RISC-V从嵌入式场景拓展到工业控制、自动驾驶、人工智能、通信、数据中心等对算力要求更高的场景。

RISC-V想要达到“高性能”，并且应用在数据中心这类对算力有较高要求的场景，必然不会是一件容易的事情。

RISC-V 因其本身低功耗、低成本特性，具备进入服务器、高性能领域的潜力。但高性能对于软件生态发展提出了挑战。

中国科学院软件研究所总工程师武延军研究员表示，软件方面，还是有很多核心的基础软件没有很好的跑在RISC-V平台上，很多人还没有把RISC-V当成Tier-1或者First-Class-Citizen去对待。

除去软件生态的问题，RISC-V向高性能发展绕不开：高性能RISC-V IP、芯片、硬件平台。

按照业内共识，高性能RISC-V 的IP需要跨过三个门槛：流水线达到10级以上、采用乱序执行和超标量、SPECint2006至少达到7/GHz。目前，全球仅有少数厂商和机构推出高性能RISC-V IP。

芯片方面，高性能对处理器的性能和稳定性提出更高的要求。上层软件栈越厚，上面的人就愈加看不到底下的硬件情况，所以稳定性是所有复杂应用场景这些软件要移上来的基础。这也带来一个巨大的问题，就是需要投入极大的研发精力和成本。

从2021年“香山”开源高性能 RISC-V 处理器核亮相之后，国内也有企业发布了基于RISC-V架构的高性能产品和平台。例如，赛昉科技发布全球首款量产高性能RISC-V多媒体处理器——昉·惊鸿7110(JH7110)；平头哥发布首个高性能RISC-V芯片平台“无剑600”及SoC原型“曳影1520”，希望借此孵化更多的高性能RISC-V芯片及上层软件应用。

同时，RISC-V国际基金会已成立数据中心工作组（Datacenter SIG）和高性能计算特别兴趣小组（HPC SIG）。其中，数据中心工作组主要由阿里平头哥、谷歌、Ventana等组成，平头哥正主导推动相关技术标准的制定；高性能计算特别兴趣小组则由141名成员组成，专注于促进高性能RISC-V处理器生态的发展。

现在，这个“年轻”的架构，带着它独有的特性走向高性能发展。

聊聊生态

因为RISC-V的建设，RISC-V的生态建设一直是业内关注的重点。相较于ARM的成熟生态，RISC-V的生态仍然是一个问题。

从生态的繁荣程度来看，RISC-V目前处于在ARM大概2000年-2005年这样一个阶段。在2005年，ARM初步证明商业化可用，并且与ARM相关资料增多，市场对其人才需求暴增。

谈到生态绕不开的一个问题就是联盟，如同X86架构形成自己的“Wintel”联盟，或是像ARM架构形成“Quandroid”联盟。RISC-V国际基金会会员已经超过3100家，比2021年增加130%；中国RISC-V联盟迅速壮大，拥有超过60家企业成员。在生态联盟方面，RISC-V发展迅速。

RISC-V软件生态在近年来也有很大程度的丰富。从开发者数量和工具的丰富程度来衡量，RISC-V已经进入快速发展期，国际开源社区积极投入RISC-V软件生态。以Linux发行版Debian为例，开源社区于2019年开始支持RISC-V，并且在全世界开源社区的努力下，仅用3年时间就完成了2万多个软件包中95%的移植，使RISC-V成为Debian支持的Tier-1架构。

从RISC-V的企业来看，包括海思、兆易创新、瑞芯微、全志科技、汇顶科技、乐鑫科技等纷纷进军RISC-V，而平头哥、芯来、赛昉等已经可以提供基于RISC-V 的CPU IP、编译器、工具链等产品。

RISC-V仍然需要拓展新的生态，孟建熠博士对于RISC-V的未来预测中也提到，RISC-V架构将走向更广的生态合作，在商业合作上将会有更多的新模式、软件持续丰富，应用不断多样化。

聊聊中国为何大力发展RISC-V

中国正在“大力”发展RISC-V，为什么说是“大力”呢，因为相较于其他架构，中国企业对于RISC-V的投入显然是更多的，比如前文提到的100亿颗的出货量中，中国贡献了其中的50%；RISC－V国际基金会的19个高级会员中，和中国相关的会员有12个。

大多人认为发展RISC-V主要因为其开源的特性，防止在一些地缘政治中出现被管制的现象。但这只是原因的一部分，更大的原因是相较于世界上的其他国家，中国拥有一些“得天独厚”的优势。

从国际方面看，RISC-V是第一个中国从发展初期就可以深度参与、发挥核心贡献的全球范围的新指令集架构、新的生态。初期就参与其核心建设，也就意味着在这一方面，中国与国外的差距并不大，这是难得的历史机遇。

孟建熠博士谈到：“今天来讲，RISC-V在中国的落地，至少跟国外可以做到同步。”

再从国内看，半导体领域的发展非常需要经验的积累，但大多数中国企业成立时间较短。缺乏经验这件事或许在其他细分领域是一项劣势，但在面临”年轻“的RISC-V时，反倒成为我们独特的优势。

我们没有国外一些老牌厂商和机构的历史包袱，同样也没有它们已经存在的商业利益和技能上的惯性，这就使得我们可以从一个全新的视角在一个全新的架构下，做很多开创的工作。

这些都是中国为什么需要大力推动RISC-V的原因。当然，相对来说，RISC-V想要快速发展，也离不开中国。

中国具有巨大的市场，已经是众所周知的事情了，而这巨大市场，带来丰富的应用场景。尤其是在物联网细分领域，在中国尚未形成真正的壁垒，任何一个碎片化的应用场景都有可能再次带来RISC-V的新机会。

另外，中国有大量初创企业涌入，很多企业都选择了RISC-V架构，市场的筛选与推动才能加速RISC-V的发展。很难说，RISC-V发展的如此迅速，是否是因为中国，但可以肯定的是，如果没有中国，RISC-V发展增速必然没有今天的结果。

实际上，RISC-V在中国还有极大的发展空间。因为哪怕中国还没有一个国家级的关于RISC-V的政策，但中国的企业都自发地参与到RISC-V生态建设中，已经带来了国内的火热景象。

聊聊未来ARM和RISC-V如何共存

中国工程院院士倪光南表示：“几年来，我国产学研各界通过评估和试用，普遍认为RISC-V架构先进，功能完善，有可能在AI、IoT、大数据、云计算等新一代信息技术领域获得市场优势，从而在未来世界主流CPU架构格局中，达到三分天下有其一。”

ARM与RISC-V一直是被业界相提并论的架构，两大架构也有各自的标签，ARM靠着低功耗、体积小，价格低廉占据移动端市场；RISC-V则靠着定制化、开源、开放切入市场。

两种架构在大众的讨论中往往处于竞争的境地。

当被问到关于ARM与RISC-V未来将以何种形式共存的问题，武延军坦言：“这个问题我们确实思考过，但是也没有一个明确的答案。”

他分享了一些看法，在未来RISC-V与ARM很有可能处于一种融合共生的状态。如同Linux 流行以后，还是有一些商业化的Unix操作系统会出现在比较重要的领域（银行等）。

ARM与RISC-V之间差异化发展，互相借鉴。

RISC-V在成长过程中，吸取了ARM的经验教训。比方说，现在的RISC-V很像10年前的Arm，非常碎片化。而从ARM的历史发展中可以看到，如果有更多的创新型中小型企业加入，一起协同开发底层的共同部分，包括工具链、软件优化等的协作，是可以帮助企业集中精力实现差异化、价值化。这种模式，在ARM中已经被证明是成功的。

ARM同样也会借鉴RISC-V的开放性，在商业上逐渐找到自己的定位，通过更好的服务能力、商业授权上的优化，逐渐形成它的独有业务模式而长期存在。

编辑：黄飞