中国芯片最大突破口

来源：半导体产业纵横

最近两三月内，中国RISC-V消息不断。华为海思发布了首款基于自研的RISC-V CPU的电视芯片Hi373V110；中科院在12月6日召开的国际RISC-V峰会上，展示了高性能RISC-V开源处理器“香山”，并表示“香山”已经流片。

国产RISC-V频频传出好消息，让我们也期待RISC-V能否成为国产芯片的突破口？

RISC-V为何令人疯狂

RISC-V是一种计算机指令集，其全称是第五代精简指令集。计算机指令集是计算机硬件可以直接识别的命令，其向上承载了生个软件生态，而向下规范了处理器芯片的设计标准。

一般常见指令集分为复杂指令集和精简指令集。复杂指令集（CICS）的指令集丰富，核心思想在于“软件硬化”，对于软件开发者友好，但硬件设计趋于复杂，目前x86是最主流的复杂指令集，只有Intel和AMD掌握x86的IP，x86架构几乎要垄断了计算机和服务器主流市场。

精简指令集（RISC）的核心思想是将“硬件软化”，简化处理其开发难度，但对于编译器等软件部分要求较高，编译后程序的体积更大。ARM指令集是目前最成功的精简指令集。

RISC-V是在2010年发布的第五代精简指令集，相较于x86、ARM架构高额的授权费和定制化困难，RISC-V精简、开源、中立、反应速度快点的特点，让其备受瞩目。

首先，RISC-V是免费的，这对于正在发展的早期公司来说，可以节省数百万美元的许可费；其次作为开源指令集架构，RISC-V不受出口限制的影响；在技术层面上，RISC-V设计更容易修改与兼容，具有更大的灵活性。

德勤预计，RISC-V处理器内核的市场在2022年比2021年翻一番，并且由于RISC-V处理内核的可服务目标市场持续扩大，在2023年其市场将再翻一番。

德勤预测2018年至2025年RISC-V市场规模变化

对于目前的中国芯片行业来说，RISC-V无疑是一个很好的选择。

由于RISC-V天生的灵活性，在传统处理器向DSA转变的过程中，中国芯片公司可以做出更多的定制处理。并且，自2010年发布的RISC-V用十年时间走过了传统架构三十年的技术里程，而自身没有指令集积累的中国公司，能够更加快速的接受新的指令集。

而RISC-V在成本上对于初创企业有全方位的优势，在同类产品中RISC-V不需要用户支付高昂的IP费用，并且由于RISC-V的简洁性，其处理器的尺寸相较于类似功能的ARM和x86大幅缩小，因此所需的晶粒材料成本也大幅度下降。成本上的优势，对于尚在探索的初创企业更为友好。

最后，美国目前对于中国不断施加压力，芯片制造的自给自足是目前我国急需的要求。但主流的两大架构x86和ARM，其中x86由美国本土公司英特尔牢牢把持，ARM在最初被卖给日本软银后，目前美国的英伟达有意收购。自中美贸易战以来，中国企业受制于美国不能升级架构的风险并且这种风险长期存在，RISC-V开源即逐渐被广泛接受为我国芯片厂商通过RISC-V架构实现自主性提供可行性。

RISC-V是人类计算机40年历史最大变量？

12月2日，RISC-V国际基金会批准了15项新规范，包含了RISC-V指令集结构下的40多个扩展，其中重点强调了矢量、标量加密和Hypervisor三条规范；知名RISC-V开发版制造商Sipeed宣布将在2022年上市全球首款RISC-V智能手机。

RISC-V频频亮相，物联网将是会带来RISC-V的新一轮繁荣。相比较其传统的PC与手机时代，AIoT时代对于处理器的芯片需求提出了新的挑战：功能需求碎片化、芯片的需求数量大。

RISC-V模块化、可扩展、简洁的技术特点使其成为物联网行业的理想指令集选择。全球物联网市场规模超过20万亿美元，预计在2025年将达到1567万亿美元。中国物联网市场蓬勃发展，2020年市场规模1.66万亿美元。

受益于物联网兴起，RISC-V逐渐出现了大规模投资。RISC-V国际协会的CEO在接受采访时曾表示，“RISC-V将带来自上世纪 80 年代以来历史所见的计算和硬件路线的最大改变机会，这让我每天都感到非常兴奋。”RISC-V能成为国产突破口吗？

在中国芯集成电路产业促成大会上，倪光南院士说，目前CPU市场主要被x86和ARM架构所垄断，而中国先要打破这个局面，实现自主可控，开源的RISC-V架构将是一大发展机遇。

因此，从2018年开始，上海坚定的推动RISC-V的发展，发布了中国第一个与RISC-V相关的扶持政策，将从事RISC-V相关设计和开发的公司作为扶持对象。

在此之后，中国成立了三家关于RISC-V的联盟会，分别是中国RISC-V产业联盟和中国开放指令（RISC-V）生态联盟、RISC-V基金会中国顾问委员会。

RISC-V最高级会员 来源：RISC-V官网

目前，国际RISC-V基金会中仅有14家最高级会员，其中有10家中国厂商，并且9家来自中国内地，1家来自中国台湾。这其中会员包括：阿里巴巴（平头哥）、晶芯科技、成为资本、华为、ICT（中科院计算所）、ISVCAS（中科院软件所）、ZTE（中兴通讯）、赛昉科技、UNISOC（紫光展锐）、希姆计算。

RISC-V国内玩家一览

从产业链的上下游情况来看，我国厂商在各个环节均已有所布局。

芯片IP设计开放公司方面，芯原股份是全球第七、国内第一的IP设计供应商。公司面向云计算、智能物联网以及 AI 等领域进行 RISC-V 的指令集进行研发布局，目前基于 RISC-V 架构的 MCU 处在研发阶段，逐步完善物联网芯片 IP 产品的积累和布局。

文前提起的中科院RISX-V开源处理器“香山”，由中科院计算所研发。其第一代内核“雁栖湖”在7月15日流片。基于28nm工艺，裸片面积6.6平方毫米，单核二级缓存1MB。性能方面，“雁栖湖”SPEC CPU2006 成绩预计在 9@1.3GHz，也就是 7/GHz 左右，大约相当于 ARM A72/A73 的水平。

芯来科技，是中国大陆首家专业RISC-V处理器内核IP和解决方案公司。自研推出的RISC-V处理器IP已授权多家知名芯片公司进行量产，实测结果达到业界一流指标。

阿里巴巴旗下平头哥先后推出玄铁902、906、907及910等多款RISC-V处理器产品，旗下玄铁系列处理器出货量已超20亿颗，包括全志科技、卓胜微电子、中科蓝讯等200多家企业都在采用玄铁系列处理器设计芯片，并且开源了其玄铁源代码。

赛昉科技其成立于2018年，拥有完整的、经过硅验证的RISC-V CPU IP产品线和平台化的软硬件全栈式芯片解决方案。在2020年9月，发布了全球首款基于RISC-V人工智能视觉处理平台——惊鸿7100，此后还发布了基于RISC-V的天枢系列处理器和星光系列AI单板计算机。

芯片设计公司方面，兆易创新于去年率先将RISC-V架构引入MCU领域，推出全球首个基于RISC-V内核的GD32V系列32位通用MCU产品。其中 IP 核由兆易创新与芯来科技共同研发。

希姆计算专注与研发以RISC-V为基础的人工智能领域专用架构处理器（DSA Processor），其自主研发的NeuralScale NPC核心架构是世界领先的、以RISC-V指令集为基础进行扩展、面向神经网络领域的专用计算核心，具有世界领先水平的能效比(Power Efficiency)和极致的可编程性，能够满足云端多样化的人工智能算法与应用的需求。

此外乐鑫科技、北京君正等芯片设计公司也在进行基于RISC-V架构的芯片研发。

终端品牌及平台公司方面，小米生态链公司华米已发布了全球首款就RISC-V架构的可穿戴处理器；中科蓝讯发布了基于RISC-V价格的TWS蓝牙耳机；成为RISC-V基金会员的华为，也在进行相关芯片的研发。

未来五年迎来高速增长

Semico Research预计，ARM出货量有望被RISC-V超越，RISC-V处理器核心在未来五年最广泛的应用市场是工业市场，预计到2025年，市场上采用RISC-V架构的处理器核心将超过624亿颗，2018-2025年的年复合增长率高达146%。

可以预见，RISC-V在未来五年将高速增长，物联网的蓬勃发展与中国自主造芯需求的碰撞，中国RISC-V正在加速繁荣。

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