RISC-V生态已经初具规模，并且正从嵌入式向HPC领域渗透，在克服了碎片化等问题之后，将有可能成为处理器世界继X86和ARM之后的第三极。
作者｜李延 校对｜Andrew
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根据路透社的报道，Intel公司对SiFive公司提出了20亿美元的收购要约。20亿美元的收购金额，在半导体行业动辄过百亿的并购案中并不惹眼，但是背后却隐隐浮现了一条行业变迁的线索。处理器的世界在X86和ARM两强并立多年之后，很有可能进入三国鼎立的新时代。
SiFive公司何方神圣也？听闻Intel收购传闻的很多人都会有这样的疑问。该公司的官方介绍是，作为RISC-V指令集和开源硬件的领导者，于2015年7月由RISC-V发明者所创立，是全球首家基于RISC-V定制化的半导体企业。尽管SiFive的大部分商业RISC-V业务都是嵌入式的，但在过去的六年里，他们已经成功赢得了80家公司的200多项设计，其中包括出货量超过10亿的前十大芯片公司中的七家。对于这次收购传闻，集微咨询高级分析师陈跃楠认为：“由于5G和物联网两个核心驱动力的到来，终端应用不断创新，新的芯片应用领域不断打开，Arm架构的发展如鱼得水，生态快速扩大，而Intel的x86虽然在PC领域地位稳固，但在与Arm的角力中已劣势初显，尤其是随着物联网的发展，Intel需要找到新的突破口。而RISC-V的出现无疑是ARM的一个潜在的竞争产品。让SiFive公司业绩飙升的RISC-V自己也在快速成长中。据RISC-V基金会CEO Calista Redmond介绍，从嵌入式到企业，RISC-V核心、SoC、开发板、软件和工具的市场势头正在增强。与此同时，2020年RISC-V基金会全球会员增加了一倍，达到900多名成员，其中包括215个组织。有位业内人士就曾指出，“不了解或未布局RISC-V的大厂几乎没有，而即便没有量产产品，通常也加入了产业联盟”。据相关媒体报道，以RISC-V为核心的阿里平头哥处理器的授权客户数量已经超过100家，授权数量超过300个，累计出货超过10亿颗，涉及无线接入、语音识别、AI视觉、智能家电、工业控制、物联网安全等领域。另一家专注于RISC-V核心的本土企业芯来科技，客户也已覆盖国内外超200家芯片公司和系统公司，其中不乏多家行业头部企业。最为知名的合作就是在2019年8月，芯来科技和兆易创新联合推出了全球首个基于RISC-V的32位通用MCU（微控制单元），其内核Bumblebee由两家公司共同研发。放眼全球，很多科技巨头都在很早就开始布局RISC-V，比如全球知名存储厂商西部数据2018年底就发布了基于RISC-V指令集的自主通用架构SweRV、开源的SweRV指令集模拟器(ISS)，并向第三方芯片厂商开放。并且，其将以每年10亿到20亿颗的出货预期，逐步完成全线产品（包括机械硬盘和固态硬盘）迁移到RISC-V定制架构。近日，亚马逊更是被爆出在内部决定支持免费的开源方案RISC-V，以探索用其替代Arm的可能性。之所以广受欢迎，一方面是RISC-V给予了厂商极大的自由度。另一方面，RISC-V发展时间短，架构设计上没有历史包袱，采用的理念和方法较为先进。与动辄有1000多条指令的主流架构X86和ARM相比，RISC-V的指令不到100条，篇幅更少，即便顺应时代需求增加与AI结合等的定制化处理，最终的架构也会相对更简单。同时，相比其他处理器架构一个大不同是RISC-V的模块化特征。因此，RISC-V架构不仅短小精悍，而且其不同的部分还能以模块化的方式组织在一起，从而试图通过一套统一的架构满足各种不同的应用。比如，针对于小面积低功耗嵌入式场景，用户可以选择RV32IC组合的指令集，仅使用Machine Mode（机器模式）；而高性能应用操作系统场景则可以选择譬如RV32IMFDC的指令集，使用Machine Mode（机器模式）与User Mode（用户模式）两种模式。可能正是看中了RISC-V的诸多优势，Intel才有了收购SiFive的意愿。陈跃楠就认为：“对标英伟达收购ARM，此次对SiFive的收购，更像是一次Intel的主动出击，将RISC-V添加到自己的武器库中，并与x86一起为客户提供更多的解决方案，扩大自己的生态竞争力，稳固市场。”
近日，一个由来自10个欧洲国家的28个合作伙伴组成的，旨在帮助欧盟在HPC芯片技术和HPC基础设施方面实现独立的项目EPI（TheEuropeanProcessorInitiative）宣布，已成功发布其基于RISC-V架构的EPAC1.0测试芯片。代号为Titan的EPAC测试芯片芯片将与PCIe EPAC测试平台相辅相成，可以测试和增强体系结构，以备将来修订和构建原型系统。根据EPI的计划，2022年将把ARM和RISC-V的组合芯片用于高性能计算（HPC），在台积电的6nm工艺上生产使用ARM Zues和RISC-V内核生产代号为Rhea的多核设备。虽然SiFive 现任CEO James Prior表示未来五年内极不可能看到端到端的 RISC-V 数据中心，但定制加速器肯定有很大的机会可以超越Arm，特别是在软件、工具和支持方面的条款。这也许是Intel看上RISC-V的另一个原因，为其在数据中心的地位稳固寻找一个补强的工具。James Prior就表示，“杀手级应用即将到来，它将出现在人工智能和加速器中，甚至是专门构建的系统中。RISC-V可以提供的价值就在于，即使主要操作系统上的处理器没有运行RISC内核，执行加速的空间依然可见其身影。”不过，其他RISC-V厂商还有更大的野心。2020年12月10日，赛昉科技发布了全球性能最高的RISC-V处理器内核-天枢系列处理器。该系列处理器针对性能和频率做了优化，基于64位内核，采用12级流水线和7nm工艺制程，频率最高可达3.5GHz，由台积电代工，填补了RISC-V在高性能计算应用领域的空白。而据RISC-V基金会的首席技术官Mark Himelstein的表述：“目前已经有基RISC-V的云服务器，阿里巴巴和一些公司已经做到了这一点。”他预料很快能看到RISC-V架构能为从智能手机到HPC系统都提供支持。按照Himelstein的说法，与其说更多RISC-V服务器尚未出现的原因与架构的就绪程度有关，不如说它与硬件制造商开发产品并将其推向市场的时间有关。他表示，“将嵌入式产品推向市场可能需要一年左右的时间，一台服务器大概要五年。”尽管没有明确的时间表，但是业界对RISC-V在数据中心的未来基本是看好的。投资机构ARK Invest预测，到2030年ARM和RISC-V可能成为新的处理器标准，可能会在云业务领域取代英特尔x86架构。该机构预计，ARM+RISC-V的组合所占据的服务器市场份额，将从2020年的零，增加到2030年的71%。像其他所有新物种一样，RISC-V的成长壮大也伴随着各种争议。有一种广为流传的观点就是，RISC-V 允许用户任意添加新的指令，照此趋势发展下去可能将会导致破碎化风险，即各芯片厂商开发出的RISC-V 架构处理器都属于 RISC-V 体系，但在实际应用搭配时却不能够适配同样版本的软件。当前，RISC-V直接提供了免费的架构授权，还允许用户做自己的定制化和拓展。将RISC-V用作产品核心模块的公司正是希望能充分利用该架构的优势来做自己的差异化产品。很多的芯片设计企业因此纷纷量产了自有RISC-V方案，其中的一些甚至已经迭代了两到三代。这就引发了大量商业IP的无序迭代将引起RISC-V生态碎片化的担忧。国内著名的计算机专家倪光南也在关注这个问题。他认为作为完全开源免费的架构，RISC-V非常适合国内规模如此庞大的市场需求，但RISC-V采用了BSD的开源协议，因此芯片设计企业自己所做出的改进是可以不开放的，这样也许有利于产业化，但可能会引发碎片化问题。倪光南院士提倡成立中国自己的RISC-V基金会，以便对国内企业做好协调兼容工作。在全世界范围内，也正是得益于RISC-V基金会的作用，RISC-V才得以迅速壮大起来。面对中国企业百花齐放的局面，要想让RISC-V在国内更上层楼，确实需要一个组织来搭建一个稳固的支撑体系。不过克服了碎片化的问题，RISC-V要建立完整的生态也需要更多的努力。目前，RISC-V领域还没有出现爆款型的通用型芯片，而基础软件，比如编译器、调试器、OS、基础库、上层应用框架等，RISC-V也有很多需要完善的地方。好在国内的RISC-V产业链条已初具规模，包括半导体IP设计及服务、代工、研究机构、开发工具、机器学习、商业芯片供应商、FPGA、应用程序处理器在内的各个环节，形成了完善的产业集群。陈跃楠认为：“充分利用国内发达的终端应用和产业集群，深度投入到RISC-V的开发应用中，在未来凭借其较为完整的产品组合，我国RISC-V产业的竞争力将进一步提升。”他特别强调：“充分利用中国半导体资本市场活跃的优势，助力RISC-V相关企业快速做大，并对小企业进行整合，整个产业结构和产业生态的才会进一步完善。”
图源｜网络
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