[原创] RISC-V将是中国芯的机会？

一个礼拜前，上海市经信委发布了一项集成电路相关专项资金支持细则。在细则中，上海经信委把RISC-V指令集架构的处理器芯片列为相关的支持项目。按照细则的规定，如果企业所做的产品是基于RISC-V指令集架构研发的32位及以上的处理器芯片，且所用内核拥有国产自主知识产权的，再加上如果能满足一些营收和性能条件，企业就有机会获得上海方面的项目资金的支持。

因为RISC-V的特殊性，这则消息被披露了以后，国内从事这个领域研究的人倍受鼓舞，因为在他们看来，这代表着官方的肯定，夯实了他们持续钻研下去的信心。

RISC-V是一种基于精简指令集计算(RISC)设计原则的开放指令集架构(ISA)，由伯克利大学于2010发起。相对于大多数传统ISA封闭的生态以及高昂的授权费用而言，其最大特色就是开放和免费。由于基于该ISA可以根据实际应用对指令集进行扩展和裁剪，并且在不用花费高额授权费用的情况下针对具体情况实现处理器内核，因此获得众多志愿者，行业专家以及商业巨头的支持，围绕着RISC-V的生态迅速成长。

为了引导RISC-V有序发展，有志之士于2015年成立RISC-V基金会，而迄今为止也有有超过100个会员单位以及大量个人会员，其中则包括了谷歌，英伟达，西部数据，NXP, 高通，三星等巨头。在他们的很多人看来，这也许是一个打破现有芯片格局的机会。

首先从现状看，传统的大多数指令集架构，例如x86，ARM和MIPS等，通常属于某个公司所有，在获得专利授权前无法自由使用，包括基于该指令集设计和实现自己的处理器，更不用说为了特殊目的对指令集进行扩展或裁剪。这就引发了三个问题：

一是限制了应用创新，例如对物联网终端领域这种对体积和功耗敏感的领域无法通过裁剪不必要的指令集来达到降低体积和功耗的目的，或在嵌入式AI领域增加针对矢量运算相关的指令集；

二是提高了创新的成本，拿到指令集架构授权需要花费高昂的费用，该成本最终转嫁到了消费者头上，在物联网等领域降低了整体的竞争力；

三是如果公司出现破产等情况指令集架构也便无人维护。

而RISC-V则因为其开发免费，指令架构的模块化设计，完善的开源生态以及由非盈利基金会进行维护等特点，避免了这些问题的发生。

作为这个领域的一个重要参与者，西部数据CTO Martin Fink曾在不同的场合反复陈述一件事情，西部数据采用RISC-V的一个主要原因是因为创新，为了把更优秀的产品带给客户，而非单纯的成本。但不可否认，基于RISC-V的处理器核因为更低的授权费和版税，所带来的成本优势也是巨大的。

其次从应用方面看，在服务器和桌面领域x86，Power等指令架构牢牢的把持着市场.而手机应用处理器领域ARM则是霸主。他们在各自领域构生态下的绝对主导和经营模式，让很多芯片从业者有种为他人做嫁衣裳的遗憾。

再者，即将爆发的物联网和边缘计算领域，由于数据处理量，程序复杂度的增加，传统的8051等八位微控制器无法满足需求，对包含更高性能32位处理器核的微控制器需求大增；领域对功耗，面积和价格非常敏感；且系统相对比较封闭，目前没有哪个ISA构成垄断。这样RISC-V的开放，免费和扩展的特点和这个领域就变得非常匹配了。他们前赴后继地投入到这个领域中，并涌现出了一批翘楚。

如美国SiFive推出了其E2系列，苏黎世大学的PULP项目推出了Zero-Riscy和Micro-Riscy，国内公司芯来科技推出了国产自主可控的N200系列2级管线超低功耗处理器核。与此同时IP大厂CEVA也在其蓝牙和WIFI平台中提供了基于RISC-V的MCU的支持，法国Greenwaves则发布了基于PULP的边缘计算应用处理器GAP8。

RISC-V来势汹汹，同为精简指令集的ARM将首当其冲。在行内人士看来，RISC-V 架构之所以火热，除了开源、可控、弹性大，可完全作为自主核心发展，取代外来IP外，另一个重要原因就是ARM架构的成本越来越昂贵。而这股发展势头，也让ARM在其传统独霸的嵌入式领域遇到了严苛的挑战。

从技术角度看，虽然加入ARM阵营，就能购买到ARM的IP核以及CPU，集成自已的SOC，并能运行安卓系统，兼容其软件生态，非常容易就能商业化。但是一旦选择了加入ARM阵营，也就意味着从此被其捆绑，无法做到自主可控，在产品性能、功耗、安全性，甚至利润等方面没有话语权，而且还有产品高度同质化、生存压力较大等风险。这也是为什么中国ARM芯片年出货量超过10亿片，但产业依然不赚钱的原因。

随着物联网和嵌入式应用的快速发展，集成电路产业也异常火爆，造成芯片行业竞争越来越大，利润越来越薄，原本仅占一小部分的架构授权成本，其比重也在利润下滑中，成为压倒这些芯片厂，尤其是小型芯片厂的稻草。 加上ARM在被日本软银收购后，背负着软银以及软银背后各大西方投行、西方投资基金的殷切期盼，每年固定调涨价格的情况下不断攀升，这让ARM生态下的大小芯片厂经营成本日益攀升。因此即使另一个生态目前还不够成熟，但他们也迫不及待的投身其中，来寻求解套的方法。

况且，在未来万物互联的世界里创造共生的生态系统上，成本要重于一切，ARM 虽可提供帮助客户更易上手的开发工具，但其整体成本实在太贵，若这种体量大，且诉求低成本的应用助手，RISC-V免费授权属性让众多厂商为之心动，因为RISC-V具有针对不同应用可灵活修改指令及芯片架构设计的有优势。而这也是目前各家芯片厂商都在推动 基于RISC-V 的 应用为主的最大原因。

RISC-V的这种发展势头也让ARM措手不及。在6月底，他们甚至还建立了一个叫riscv-basics.com 的网站，以“设计系统芯片之前需要考虑的五件事”为主题，从成本、生态系统、碎片化风险、安全性和设计验证5个方面质疑RISC-V。作为一个大公司，这种“小手段”遭到了众多厂商和自由软件社区的“怒怼”。

作为回应，7月9日 RISC-V爱好者也建立了 arm-basics.com 的网站，在ARM列出的五个问题上增加社区支持，以“设计系统芯片之前需要考虑的六件事”为主题对 A 进行反击，并呼吁芯片厂商采用真正自由的架构 RISC-V。虽然ARM最后将这个网站下线，但业内的一些大咖也就这个事情发表了自己的观点。

GNOME 之父 Miguel de Icaza 在推特上表示，“ARM 对 RISC-V 的这种负面宣传只会适得其反，而且他们提出的观点有点弱”。

RISC-V的巨大诱惑力，吸引印度将其定为国家指令集。作为一个对集成电路产业有巨大需求和渴望的国家，中国也绝不会，也不想置身事外。国内公司和个人正在积极拥抱RISC-V相关生态，有关Workshop场场爆满。包括杭州中天微系统有限公司，中兴微电子，阿里巴巴和华为加入到了RISC-V基金会，但到目前为止上述各家公司都没有公布明确的RISC-V相关处理器核以及芯片的战略计划，反倒有一家初创公司正式推出了他们的相关芯片和产品。那就是上文提到的芯来科技。

在2018年6月30日举办的RISC-V Day上, 国内第一款开源RISC-V超低功耗核处理器核蜂鸟E203的开发者胡振波宣布成立芯来科技(武汉)有限公司进军商用RISC-V处理器核领域，并在会上发布了全国产自主可控的Nuclei N200系列RISC-V商用低功耗处理器内核IP。该公司也是目前国内唯一公开的RISC-V处理器核IP研发公司。

据胡振波介绍，蜂鸟E203成为中国首颗被国内外开源社区认可的面向IoT超低功耗通用32位RISC-V开源处理器核，在中国大陆的爱好者和教育领域已经被广泛采用，基于此开源内核，胡振波还出版了国内第一本中文RISC-V书籍《手把手教你设计CPU——RISC-V处理器篇》，极大的推动了RISC-V在国内的传播和推广。

胡振波强调，由于芯来科技完全自主研发，拥有自主知识产权，服务国内企业，具有较大的本土优势，同时能够打破处理器内核领域的国外垄断，赋能中国芯片产业。

从现在的热度上看，可以预期到2019年，在大环境和政策的引导下，中国将涌现出非常多使用RISC-V内核的芯片产品。

文/半导体行业观察 李寿鹏

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