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去年12月，騰訊公司宣布加入開源指令集標(biāo)準(zhǔn)RISC-V國際基金會。這是繼阿里巴巴、華為、紫光展銳、中興通訊、中科院等企業(yè)和機(jī)構(gòu)之后，RISC-V陣營中再次迎來新的中國成員。

在剛剛過去的1月，谷歌安卓工程總監(jiān) Lars Bergstrom在RISC-V峰會上也表示，希望RISC-V成為安卓的一級平臺，這與ARM對安卓的意義不相上下。谷歌的支持對RSIC-V陣營來說也是一個(gè)重要的里程碑。

看來，RISC-V如今已備受期望。幸運(yùn)的是，中國產(chǎn)業(yè)已經(jīng)獲得了初步的發(fā)展。

中國RISC-V產(chǎn)業(yè)初具優(yōu)勢

根據(jù) RISC-V 國際基金會數(shù)據(jù)顯示，包括騰訊在內(nèi)的25 個(gè) RISC-V 國際頂級成員中有 13 個(gè)來自中國。在RISC-V的出貨量上，中國也占有領(lǐng)先優(yōu)勢。截至 2022 年 7 月，RISC-V 架構(gòu)芯片的出貨量已經(jīng)突破了百億顆，阿里平頭哥開發(fā)的玄鐵系列在物聯(lián)網(wǎng)芯片市場廣受認(rèn)可，出貨量超過30億顆，中國芯片行業(yè)出貨的RISC-V芯片更是達(dá)到50億顆，占據(jù)百億的半壁江山。

處理器芯片是中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的軟肋，是中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)面臨的“卡脖子”問題。RISC-V得益于其指令精簡、模塊化、可擴(kuò)展、開源的優(yōu)勢，為中國處理器產(chǎn)業(yè)帶來了諸多利好。

RISC-V是中國處理器的機(jī)遇

2018 年，美國商務(wù)部禁止向中興銷售零部件、商品，致使后者芯片短缺；2019 年，美國對華為實(shí)行芯片制裁后，芯片供應(yīng)鏈波動加劇...在眾多不穩(wěn)定因素的基礎(chǔ)上，開放的指令集標(biāo)準(zhǔn)RISC-V成為追求自主可控的國家的重要選擇。

通過RISC-V架構(gòu)可以擺脫國外的壟斷。X86和ARM作為處理器芯片的兩大架構(gòu)，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)積累了厚厚的專利墻，新的公司要設(shè)計(jì)X86芯片，很難避開海量的專利封堵。但RISC-V是全新并且開源的。一方面不用擔(dān)心ISA掌握在一家公司手中以至于隨時(shí)可以通過更新ISA版本等手段來重新獲得對其他公司的優(yōu)勢；另一方面，中國在RISC-V上的起步時(shí)間和國外幾乎一樣，因此有足夠時(shí)間積累自己的專利池，推出國產(chǎn)的私有IP和芯片，有希望能幫助中國廠商快速設(shè)計(jì)出包含自主知識產(chǎn)權(quán)的定制化處理器內(nèi)核。

RISC-V可以推動中國處理器的創(chuàng)新和差異化。中國半導(dǎo)體業(yè)缺少核心處理器指令集。ARM提供的處理器IP核雖然能滿足一般的應(yīng)用需求，但是其技術(shù)和商業(yè)模式都讓基于ARM IP的定制化變得非常困難，既不滿足異構(gòu)計(jì)算定制化的趨勢，也無法為中國自研定制化處理器帶來很大幫助。RISC-V模塊化、可擴(kuò)展的優(yōu)勢就可以極大彌補(bǔ)這一短板。

中國RISC-V的成果

目前中國芯片廠商，已經(jīng)完整的研發(fā)出了基于RISC-V架構(gòu)的各種各樣的芯片，有用于低功耗的AlOT的，有用于高性能計(jì)算的，有用于AI的，有用于服務(wù)器的，有用于CPU的等等。

比如：阿里的RISC-V芯片已經(jīng)形成C、E、R三大系列，可應(yīng)用于包括AI、高性能計(jì)算，低功耗應(yīng)用等領(lǐng)域，比如曳影1520芯片、玄鐵C908；在生態(tài)上，阿里的RISC-V芯片已與 RTOS、Yocto Linux、Android、龍蜥等國際主流和國產(chǎn)操作系統(tǒng)深度適配，可用于手機(jī)、電腦、服務(wù)器等。

中科院計(jì)算技術(shù)研究所在2019年就牽頭發(fā)起了“香山”高性能開源 RISC-V 處理器項(xiàng)目，2020年6月，香山處理器第一版雁棲湖架構(gòu)正式發(fā)布；2022年3月發(fā)布了第二版南湖架構(gòu)，計(jì)劃于2023年第一季度流片；目前第三版昆明湖架構(gòu)也正在推進(jìn)中。

然而，中國RISC-V的長征才剛剛開始。開源的 RISC-V 架構(gòu)，正成為不少大廠發(fā)力的新方向。

未來中國究竟該如何發(fā)展RISC-V？

RISC-V所擅長的有兩個(gè)方面，一個(gè)是碎片化、低成本、低功耗、差異化要求更高的物聯(lián)網(wǎng)市場，一個(gè)是對異構(gòu)計(jì)算高度需求的AI領(lǐng)域。中國又恰好擁有這兩個(gè)領(lǐng)域最大的市場，不過在今后的發(fā)展上，中國還需要有所側(cè)重。

軟硬件協(xié)同發(fā)展

RISC-V將走向開放應(yīng)用場景，建立成熟的軟件生態(tài)將是RISC-V在開放應(yīng)用場景落地的最大挑戰(zhàn)。然而RISC-V 軟件生態(tài)不成熟，兼容性較差，開發(fā)難度大。目前量產(chǎn)的芯片，大多是用在相對封閉的應(yīng)用場景，軟件需求相對簡單和固定，芯片原廠就能實(shí)現(xiàn)70%的軟件。到了開放應(yīng)用場景，軟件需求會呈指數(shù)級增長，例如各種操作系統(tǒng)的移植，中間件和庫函數(shù)的優(yōu)化，以及各種開發(fā)框架的適配等，每一個(gè)技術(shù)點(diǎn)都是巨大的工程，必須聯(lián)合芯片原廠、第三方軟件公司、開源社區(qū)一起合作全力投入。

尋找明確的市場切入點(diǎn)

RISC-V要實(shí)現(xiàn)可靠和高質(zhì)量的商業(yè)化解決方案，一方面需要不斷完善RISC-V指令集的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，另一方面還需要找到明確應(yīng)用場景，產(chǎn)生可以進(jìn)行技術(shù)迭代的機(jī)會。在電腦處理器、手機(jī)處理器領(lǐng)域，X86 / ARM 生態(tài)已經(jīng)相當(dāng)成熟，RISC-V 想從中爭奪市場份額，無異于“虎口奪食”。而在物聯(lián)網(wǎng)、安全芯片、智能穿戴等領(lǐng)域，Arm 市場基石并不穩(wěn)固，對于 RISC-V 來說或許更有機(jī)會。

向高性能發(fā)展

目前在研的 RISC-V 處理器的主要應(yīng)用方向是超高性能計(jì)算及向量計(jì)算。RISC-V 經(jīng)過數(shù)年發(fā)展，在中低端應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)較為成熟，但是在高性能計(jì)算及人工智能應(yīng)用領(lǐng)域上與其他架構(gòu)處理器（主要是 ARM）相比較還有差距。由于RISC-V指令集過于簡單且碎片化，導(dǎo)致它大部分的應(yīng)用場景是嵌入式。高性能處理器方面，RISC-V芯片產(chǎn)品以32位居多。從現(xiàn)實(shí)情況來看，RISC-V將繼續(xù)向高性能演進(jìn)，而高端化“起勢”還需長時(shí)間的錘煉。

產(chǎn)教研的支持

RISC-V在處理器核心技術(shù)上給中國提供了突破口，應(yīng)該從資金、政策、科研、教學(xué)等各個(gè)角度全面布局推動RISC-V的發(fā)展。加大對教育科研機(jī)構(gòu)的支持力度，支持基于RISC-V的大學(xué)教育與研究，包括軟硬件以及應(yīng)用的開發(fā)，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展持續(xù)提供新鮮血液，進(jìn)行廣泛的生態(tài)布局，推動軟件在RISC-V的適配，包括RISC-V基礎(chǔ)軟件、操作系統(tǒng)、中間件以及應(yīng)用軟件。

RISC-V由于開源的特性，因此在中國受到了廣泛的歡迎。幾乎是同一時(shí)刻，中國大批的芯片公司加大了對RISC-V的投入。然而，RISC-V的發(fā)展現(xiàn)狀是，看好這門技術(shù)的人多，但真正去做的比較少，還需要對該行業(yè)提供更多的支持。

結(jié)語

隨著穩(wěn)定硬件的出現(xiàn)，RISC-V架構(gòu)軟硬件全棧成為必然趨勢，從IP到SoC、到開發(fā)板、SOM、操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件等方面將得到全面的優(yōu)化。RISC-V架構(gòu)將走向更廣的生態(tài)合作，在商業(yè)上將會有更多的新模式，軟件也將持續(xù)豐富，應(yīng)用繼續(xù)走向多樣化。

中國作為RISC-V最好的落地和發(fā)展的地方，擁有足夠豐富的應(yīng)用場景能夠充分發(fā)揮RISC-V的多樣性。與此同時(shí)，中國業(yè)界也正在形成覆蓋芯片設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)工具、基礎(chǔ)軟件、芯片應(yīng)用直到人才培訓(xùn)等方面的廣泛的RISC-V生態(tài)。不過，這僅僅只是一個(gè)開始，未來RISC-V的長征之路還很長，需要付出更多的努力。