讓ARM倍感壓力，RISC-V能否成為中國芯崛起的希望？

近年來，RISC-V占據了開源指令集架構的主流，特別是在國內市場“自主可控”、“國產替代”趨勢之下，RISC-V更是備受追捧，甚至有人把RISC-V稱作“中國半導體行業(yè)最后一次趕超歐美的希望”。面對美國的技術封鎖，RISC-V值得全力押注嗎？

10月9日凌晨，在一年一度的ARM TechCon 2019大會上，ARM首次宣布將在部分ARMv8 Cortex-M系列CPU內核當中引入自定義指令功能，即客戶能夠編寫自己的定制指令來加速其特定用例、嵌入式和物聯網應用程序。

據了解，ARM Cortex-M系列CPU內核主要應用于對性能要求相對較低、對于功耗和成本要求較高的應用領域，目前在物聯網領域應用非常的廣泛。

此次ARM在CPU當中加入自定義指令功能，可以在無需增加其他的內核，不增加成本和功耗的前提下，幫助客戶實現性能的提升。

除此之外，今年7月ARM調整了芯片設計授權費的收費模式，推出了全新的ARM Flexible Access業(yè)務模式。

通過ARM Flexible Access模式，如果芯片制造商使用ARM的一種設計方案投產芯片，那么他們每年需要支付7.5萬美元的費用；如果他們每年支付20萬美元，那么就可以獲得不限數量的芯片設計方案。只有在芯片開始生產時，他們才需要支付授權費和專利費。

可以看到，主要針對于物聯網市場的Cortex-M系列IP，以及可適用于物聯網市場的Cortex-A53/A35/A34/A32/A7/A5，基本都囊括在其中。

顯然，ARM的“加入自定義指令功能”、“下調IP授權費”之舉，針對的正是物聯網市場，主要應對的也正是免費開源的RISC-V架構在物聯網市場對于ARM的沖擊。

冉冉升起的RISC-V

在移動互聯網時代，ARM 顯然是絕對的主流，但隨著移動互聯網時代的結束和IoT時代的到來，ARM已經感受到了來自RISC-V的壓力。

根據市場研究機構IP Nest此前發(fā)布的IP市場分析報告顯示，2018年全球最大的IP提供商ARM的營收出現了3%的下滑（2017年下滑了6.8%)。IP Nest認為其中一個主要原因應該是來自于開源的RISC-V架構的沖擊。

RISC-V架構是一種開源的處理器架構，2010年誕生于加州大學伯克利分校。與大多數指令集相比，RISC-V指令集可以自由地用于任何目的，允許任何人設計、制造和銷售RISC-V芯片和軟件。

換句話說，芯片設計廠商可以免費使用RISC-V架構，而不需要像使用ARM的處理器IP那樣付一筆不菲的授權費。

而且，傳統的ARM處理器IP通常是不允許做擴展的，但是RISC-V則可以方便的進行擴展。這種可擴展可定制化的特點對于場景驅動、性能功耗需求各不相同的AIoT芯片特別重要。

對于物聯網芯片設計廠商來說，使用RISC-V架構來做AIoT芯片，不僅可以更加的自主可控，還能夠更加的靈活，成本也將更低。

正是因為看到了RISC-V這個架構的潛力所在，非盈利組織RISC-V基金會在2015年宣布成立。

包括谷歌、英偉達、高通、Rambus、三星、恩智浦、華為、晶心、美光、IBM、GlobalFoundries、UltraSoC 和西門子在內的150多家公司，以及加州大學伯克利分校、麻省理工學院、普林斯頓大學、ETH Zurich、印度理工學院、洛倫茲國家實驗室、新加坡南洋理工大學以及中科院計算所等學術機構加入了這個陣營，RISC-V也獲得了快速的發(fā)展。

雖然不是第一個開源指令集，但RISC-V近年來迅猛的發(fā)展勢頭，讓不少人都認為RISC-V將成為AIoT時代的主要玩家，甚至是代表性的指令集。

目前，RISC-V已經成為了印度國家指令集。2011年印度實施處理器戰(zhàn)略計劃，在全國范圍資助2-3個研制處理器的項目。除了印度政府、美國DARPA、以色列國家創(chuàng)新局也選擇基于RISC-V研制為全國企業(yè)服務的處理平臺。

去年，RISC-V中國聯盟也在在網信辦、中科院等多個國家部委支持和指導下成立，聯盟理事長是倪光南。RISC-V中國聯盟秘書長包云崗稱，“RISC-V 指令集有望像開源軟件生態(tài)中的Linux那樣，成為計算機芯片與系統創(chuàng)新的基石。”

同時，上海市政府率先開始支持RISC-V架構芯片。從產業(yè)端看，國內的平頭哥、兆易創(chuàng)新、華米、樂鑫、芯來、格蘭仕等眾多廠商都推出了基于RISC-V架構的芯片，華為也在積極的研發(fā)基于RISC-V架構的芯片。

這是否代表著RISC-V在中國的好時代已經來臨？

“中國芯”的機會

事實上，RISC-V在中國受關注有許多原因，但最主要的原因還是中興事件之后，美國對中國科技企業(yè)的一系列封禁和打壓，讓產業(yè)界和民眾都意識到芯片是一個非常重要的產業(yè)，中國必須有自主可控的芯片。

從國內芯片發(fā)展歷程來看，已有兩條路被證明走不通：

一條路是關起門來自己做一套，比較典型的就是龍芯。因為芯片還是一個商品，性能再高，沒人用就無法體現出價值，所以必須有相應的生態(tài)系統發(fā)揮價值。

另一條路就是跟在別人后面，國內有許多公司做x86、Arm、IBM Power的芯片，在某些特殊領域，用這些指令集架構確實可以做一些事情，但是因為受到ISA所屬公司知識產權的控制，很難取得成功。

RISC-V這種全球開放的架構出現，既不是關起門來自己做，也不是跟在別人后面，對中國而言的確是一個很好的機會。

有人可能會質疑，RISC-V是美國大學研發(fā)出的一套指令系統架構，國內如何做到自主可控？就設計一款芯片而言，RISC-V只是一個指令集架構，定義了一個標準。指令集架構的開源，代表著開發(fā)者可以根據這個標準進行自由的設計，在自主可控上并不會有太大的問題。

正因為RISC-V能夠繞過Intel與ARM兩座大山，許多亟欲在半導體產業(yè)彎道超車的國內廠商，都在積極的投入RISC-V當中。

雖然RISC-V技術本身的優(yōu)勢明顯，但是RISC-V從業(yè)者普遍反映，RISC-V面臨的一個最大挑戰(zhàn)就是生態(tài)問題。RISC-V社區(qū)還處于起步階段，在這一階段不太可能擁有完整的生態(tài)，因為生態(tài)建設需要時間。

目前RISC-V由RISC-V基金會牽頭的生態(tài)建設勢頭還不錯，如果這樣的勢頭保持下去，同時由于RISC-V的開源特性，每個感興趣的個人或者團隊都可以做出自己的貢獻，未來可能會看到RISC-V擁有比ARM更為活躍的生態(tài)。

從市場潛力看，在新興的物聯網領域，RISC-V和ARM處于同一起跑線上。由于物聯網市場對于成本較敏感，RISC-V免費授權的特點對于芯片廠商也很重要，在RISC-V基金會名單中可以看到高通、聯發(fā)科這樣重點布局物聯網的企業(yè)。

RISC-V憑著指令集開源、免費、靈活等特性，很有可能能夠擊敗ARM，或者至少能夠占據可觀的市場份額，但未來RISC-V能否成為一個時代標志性的指令集還未可知。

回顧已經取得巨大成功的x86和ARM，這背后分別是英特爾和微軟，ARM和谷歌的深度合作甚至是捆綁，打造標準化的平臺，借助PC和智能手機單體幾十億出貨量的市場，成為兩個時代最成功的處理器指令集架構。

想要獲得x86和ARM那樣的成功，RISC-V需要與像華為或者蘋果這樣體量的公司進行組合，以及有一個像手機和PC一樣出貨量很大的產品品類機型捆綁，才可以把RISC-V CPU做的很大。

對于中國而言，RISC-V的確是一個難得的機會，能夠開發(fā)出自己的CPU或者MPU（微處理器），不過隨著MIPS、PowerPC 等指令集架構的陸續(xù)開源，中國芯似乎也擁有了更多的選擇。

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