知名咨询机构德勤(Deloitte Global)日前发文预测称，RISC-V指令集市场规模将在2022年比2021年翻一番，并且随着潜在市场的继续扩大，到2023年将再次翻一番，达到近8亿美元，高于2021年的近4亿美元，预计到2024年，这一数字将接近10亿美元。59hesmc
59hesmc
RISC-V指令集市场规模(2018-2025) 图片来源：德勤59hesmc
2010年，RISC-V项目创始人David Patterson、Andrew Waterman、Yunsup Lee和Krste Asanovic开始思考，既然在互联网、操作系统、数据库、编译器、图像等行业都有开放的标准、免费及开放的实现方式和私有化的实现方式，那么有没有可能在处理器IC领域也打造一个真正开源的、免许可、免授权费用指令集架构？未来，能否用模块化IC或者是用软件定义硬件的理念，辅之以社区的方式，去设计和维护相关标准？在这一背景下，RISC-V项目应运而生。59hesmc
经过十余年的发展，RISC-V指令集从技术层面来讲其实已经比较成熟了，相比X86和Arm这样的专有指令集体系结构(ISA)，它没有历史包袱，是一个非常精简漂亮的系统架构。尤其是其具备的开放属性，是封闭、独家指令集的最好替代品。59hesmc
简单来说，RISC-V指令集基本分为四类：以开源ISA为代表的核心指令集、ISA中的可选择指令集、用户指令和系统指令，支持包括图形引擎、机器学习和人工智能、网络、存储、安全性、嵌入式和通用型处理器在内的多种应用程序。随着RISC-V生态系统的不断扩大，其开发工具、FGPA软核、IP和设计服务也会不断增多，还将支持更多操作系统。59hesmc
但坦率的说，开源硬件以前一直没有成过气候，留给人们的印象总是，“这家公司一定要到快不行的时候，没办法，不得不开源。”再加上它们往往背着沉重的历史包袱，所以对CPU设计者来说缺乏吸引力。59hesmc
但RISC-V显然不是这样，它就是为开源而生的，甚至有不少业内人士指出，RISC-V生态系统将有望为未来50年的计算设计和创新发展铺平道路。尤其是伴随着人工智能和深度学习的普及，物联网系统的设计已经远不是“无线连接+通信芯片+Arm处理器”这么简单，它将更加智能、灵活，这很符合RISC-V的设计初衷。59hesmc
而且对广大中小型公司来说，开源免费的RISC-V指令集可以为公司节省数百万美元的许可费用，这对于处于早期阶段的公司尤其重要；其次，RISC-V已经得到了产业链上下游各环节的大力支持，设计的复杂度和工作量相比之前大幅减少，提高了效率，加速了产品上市时间；最后，作为一个开源指令集，RISC-V 也不受出口限制的影响，这使得那些受到限制影响或害怕受到这些限制影响的公司对其产生了浓厚的兴趣，尤其是在中国。59hesmc
不过，尽管RISC-V具备稳定、简单、模块化、简化设计、为可扩展性/专门化设计五大优势，非常适合针对特定应用领域做优化的处理器架构(DSA，Domain Specific Architecture)并形成核心技术，也符合未来垂直领域的芯片定制化趋势。但芯片定制也存在几个方面的挑战，例如是否有足够的IP资源和SoC平台、团队分工与协作、从芯片设计到验证所花费的时间、以及各种成本等。 59hesmc
RISC-V指令集目前对于手机、PC和刀片式服务器市场来说还是远远不够成熟的，它更适合碎片化市场。但这会同时引发另一个话题的讨论，即作为指令集开源，在大幅降低准入门槛的同时，是否很容易造成碎片化和分裂？59hesmc
所幸到目前为止，很严重的碎片化问题还没有发生，但随着产业和技术的进一步发展，这种可能性是不能被排除的。因此，对整个RISC-V生态系统的参与者来说，既要尽可能的让RISC-V顺利、灵活的发展，同时还要防止碎片化，这个“度”的掌握并不是很容易。59hesmc
那么，谁最在乎RISC-V？
德勤方面给出的答案只有一句话：因利益相关者而异。59hesmc
首先，是中国芯片产业。59hesmc
该报告指出，由于最近美国的限制，中国制造商已经失去或害怕失去使用x86或Arm ISA的权限。而RISC-V的出现，则有可能帮助他们绕过这种限制，减少对芯片进口的依赖。数据显示，截止到2020年5月8日，RISC-V基金会共有成员193家，其中有33家来自中国，占比17%。而RISC-V International首席执行官Calista Redmond 此前在接受VentureBeat采访时表示，该集团现在有2,4278名成员，比年初增长了 130%，还有292家公司，2021年增长了27.5%。59hesmc
其次，是初创公司。59hesmc
德勤预测，2020年至2022年，风投资金将向各种芯片初创公司投资约220亿美元。从这个角度来说，这比2005-2016年这11年间的总投资额210亿美元还要多。如前文所述，开源免费的RISC-V指令集可以为公司节省数百万美元的许可费用，这对初创公司而言颇具吸引力。根据2020年的一项研究，在超过23%的初创公司的专用ASIC芯片和FPGA芯片中，都至少包含一颗RISC-V处理器。59hesmc
第三，物联网、汽车和人工智能市场最关心。59hesmc
物联网属于高度碎片化的市场，但它对软硬件生态系统的要求不像手机、PC和服务器芯片那么高，一些中小型公司完全可以从实际应用出发向RISC-V指令集中添加新的指令。以智能音箱、智能家居产品为例，这一类应用更强调“边缘计算”能力，对灵活性要求高，遇到市场和技术变化要求能够及时做出调整。59hesmc
而在汽车市场，德勤的数据显示，仅在2020年，就有高达400万颗基于RISC-V架构的芯片被用于汽车市场，预计到2022年，这一数字将增加到1.5亿，2025年更将增加到29亿个。例如今年4月，瑞萨电子就和SiFive达成合作，将共同开发面向汽车应用的下一代高端RISC-V解决方案。59hesmc
此外，许多新的AI芯片设计似乎都在使用RISC-V，原因在于目前人工智能芯片遇到的挑战包括精度、内存带宽、功耗以及可扩展性等许多方面，传统的CPU/GPU由于缺乏弹性，可能都无法很好的进行定制化设计。但对于RISC-V是否用于数据中心，业界仍存在不同看法，比如有人认为RISC-V比较适用于数据中心的加速和深度学习，更强调对应用场景的定制化设计。59hesmc
12月2日，RISC-V国际基金会宣布其成员批准了15项新规范，包含了RISC-V指令集架构下的40多个扩展，其中重点强调的就是向量处理、标量加密和Hypervisor三条规范。RISC-V国际基金会表示，这些规范为AI、机器学习、IoT、汽车和数据中心等市场创建了新的机遇。59hesmc
最后，PC芯片制造商和晶圆代工厂可能并不是太关心。59hesmc
个人电脑市场在短期内不太可能大规模转向RISC-V。RISC-V是一个开源架构，目前在上面运行的只是GCC、Linux等基本软件，缺少系统级软件的支持，尽管RISC-V基金会董事会成员和会员公司也都意识到了这一点，但要支持更多的系统软件，离不开各国政府和企业的资金支持。59hesmc
ISA对晶圆代工厂来说并不重要，但也许，RISC-V会凭借更低的成本和更大的灵活性，导致芯片设计出现爆炸式增长，为代工厂带来潜在繁荣。59hesmc
科技巨头角逐“新蓝海”？生态系统建设方兴未艾
让我们先一起看看最近两三个月里，主要RISC-V玩家的一些最新进展：59hesmc
海思
近日，华为海思公布了一款全新的高清电视芯片Hi373V110，这是一款支持全球各种制式的模拟电视（ATV）主处理芯片，内置海思全自研RISC-V架构的CPU。公开信息显示，这是华为海思首款商用级别的RISC-V架构CPU。59hesmc
59hesmc
据官网介绍，Hi373V110采用LiteOS操作系统，支持NTSC/PAL/SECAM制式解调，支持USB播放，支持主流的视频格式包括MPGE2,H.264,H.265,RMVB等，支持主流音频解码及音效处理，以及海思自研的SWS音效处理，支持CVBS/ YPbPr /VGA/HDMI 1.4 输入，内置Memory，支持LVDS和miniLVDS接口，支持主流的Tconless 屏。59hesmc
中科院
12月6日，中科院计算所研究员包云岗携高性能RISC-V开源处理器“香山”亮相旧金山RISC-V峰会。目前，基于28nm工艺的“香山”第一代内核“雁栖湖”已经在7月15日流片，第二代核心“Nanhu”目标是14nm 2GHz。包云岗称，这套RISC-V架构处理器预计每隔6个月就会迭代一次。59hesmc
StarFive
同样在RISC-V Summit 2021大会上，赛昉科技(StarFive)重磅宣布自主研发的目前全球性能最高的RISC-V CPU Core IP“昉·天枢”正式交付客户。同时，“昉·星光”（VisionFive）单板计算机正式开始发售。59hesmc
作为一款基于RISC-V指令集架构设计的64位超高性能内核，昉·天枢在微架构设计上采用了超标量、深度乱序执行等设计要素，同时还针对性能和频率做了深度的优化，并提供了至今最完整的指令集，众多来自于数据中心、PC、移动设备、高性能网络通讯、机器学习等高端应用领域的客户表达了与赛昉展开深度合作的意愿。59hesmc
Imagination
Imagination全新的RISC-V 架构处理器Catapult系列也十分引人关注。首发包括四款不同的产品：动态微控制器、实时嵌入式CPU、高性能应用处理器CPU和支持汽车功能安全的CPU。其中，微控制器已开始出货，主要用于SoC芯片中的GPU模块；实时嵌入式CPU也已上市；高性能应用处理器CPU和汽车CPU计划于2022年起开始陆续上市。59hesmc
59hesmc
平头哥
10月13日，阿里平头哥玄铁910成功兼容安卓系统，可运行Chrome浏览器等应用，这是芯片行业首次实现RISC-V架构对安卓的支持，这意味着RISC-V架构有望打破场景壁垒，成为高性能芯片设计的新选择。59hesmc
小结
其实在RISC-V出现之前，历史上已经出现过多种指令集架构，比如DEC(PDP-11、VAX、Alpha)、英特尔(i960、i860、Itanium)、IBM 360、MIPS、SPARC、Arm等，各自命运跌宕起伏。但最终，PC时代的WinTel联盟，智能手机时代的Arm+安卓，成为了生态系统建设的标杆。后来者并非产品本身不好，更多是难以撼动已有生态系统的优势，只能亦步亦趋的跟随，很难成功。59hesmc
之所以会出现这样的情况，分析起来，主要原因在于这些指令集架构的生命力往往与核心公司的经营状况、股权结构、商业目标、战略规划息息相关，“一荣俱荣，一损俱损”，存在着很大的风险。59hesmc
未来，RISC-V生态需要思考如何通过创新，让架构符合应用，满足模组化定制化及特殊化需求，让用户可以专注于自己的优势上，实现更大的差异化价值。对中国市场来说更是如此，尽管我们更擅长“集中力量办大事”，但如何将开源的RISC-V指令集与中国具体实践相结合，扬长避短，是非常值得考虑的一件事情。59hesmc
扫码分享到好友
