開源入侵芯片領域，RISC-V能創(chuàng)造新的處理器

在軟件革命之后，開源正在入侵芯片行業(yè)。

大型技術公司已開始涉足RISC-V，該技術以免費標準代替了芯片設計過程中的關鍵專有技術。盡管RISC-V還處于初期階段，但利用RISC-V卻可能會創(chuàng)造出一批新的處理器，這些處理器可以與英特爾的產(chǎn)品進行競爭，還可以削弱Arm的授權業(yè)務。

去年12月，約有2，000人參加了硅谷的一次會議，以了解RISC-V。RISC-V是一套讓軟件與半導體進行通信的新的控制指令。在短短幾年時間里，RISC-V已經(jīng)從一種大學教學工具發(fā)展成為一種開源標準，谷歌、三星電子、阿里巴巴集團、高通公司和英偉達公司等行業(yè)巨頭都對其進行了探索。

加利福尼亞大學伯克利分校的計算機科學家Krste Asanovic說：“大多數(shù)主要公司都在為RISC-V做出巨大努力?！?他是SiFive的共同創(chuàng)始人，該公司是一家基于RISC-V進行芯片設計和銷售的公司。

開源不僅僅是幾家公司的專有思想，也包含了其他很多人的貢獻。新代碼是共享的，因此任何人都可以看到它，改進它，并在它的基礎上添加自己的貢獻。在20世紀90年代被諸如微軟之類的巨頭摒棄之后，這種不斷擴展的工作方式已經(jīng)成為互聯(lián)網(wǎng)、智能手機和許多軟件應用程序的基礎。去年，IBM收購了開源先驅(qū)RedHat，這是歷史上最大的一筆軟件交易。就連微軟也參與進來，收購了最大的開源代碼庫GitHub。

在這個價值4000億美元的產(chǎn)業(yè)中，即使是開源僅占到了芯片制造過程中的一小部分，也會讓很多人感受到威脅。如果有足夠多的公司致力于采用開源方法，那么他們可能會創(chuàng)造出一個共享的知識庫，而這可能是英特爾和Arm難以跟上的。

早期的開發(fā)主要集中在指令集上，指令集控制著處理器的基本功能。多年來，只有兩家公司掌握這個技術。在計算機處理器方面，英特爾的x86主導著這個市場。從被英特爾授權的Advanced Micro Devices Inc.購買芯片是使用此指令集的唯一方法。而英特爾是唯一能夠改變指令集的公司。

另一個指令集是所有主要智能手機所采用的指令集。它屬于軟銀集團旗下的Arm。這個指令集可以收費授權，因此其他公司可以使用它來設計自己的芯片。但同樣，只有Arm可以改變這個指令集。

這使得該行業(yè)的其他企業(yè)只能依靠這兩家公司進行創(chuàng)新。數(shù)十年來，這一直不是問題，因為大多數(shù)處理器都是通用組件，通過提高生產(chǎn)水平，每年推出的新產(chǎn)品都可以更快，更高效地工作。但是，這個行業(yè)發(fā)展軌跡正在逐漸瓦解：芯片小型化的發(fā)展已經(jīng)遇到了物理定律的瓶頸，而人工智能以及來自互聯(lián)網(wǎng)和智能手機的大量數(shù)據(jù)又需要新的信息處理方式。RISC-V的支持者說，一套新的指令將有助于創(chuàng)造更好的芯片，為無人駕駛汽車、語音識別和其他人工智能任務提供動力。

谷歌正在其OpenTitan項目中使用RISC-V，該項目正在為數(shù)據(jù)中心服務器和存儲設備開發(fā)安全芯片。多年來監(jiān)督Google大規(guī)模據(jù)中心基礎設施的Urs Holzle說：“還有許多其他計算任務，例如機器學習，都可以從開源計算架構中受益?！?/p>

RISC-V出現(xiàn)在微控制器（一種處理器的基本形式）中，該微控制器是高通和Nvidia出售的更為復雜的芯片的一部分。西部數(shù)據(jù)是最大的數(shù)據(jù)存儲設備制造商之一，他們也在計劃在某些產(chǎn)品中使用該技術，并對進行了開源設計。此外，阿里巴巴推出了一款基于RISC-V的芯片，另外還有其他幾所大學也發(fā)布了開源設計。

RISC-V基金會有200名中國會員，這是一個非營利組織，成立于2015年，旨在促進該指令集的使用。據(jù)悉，一個印度企業(yè)利用該技術開發(fā)了六個處理器。

RISC-V規(guī)范是由基金會技術委員會開發(fā)，批準和維護的，該委員會由多家成員公司的工程師和其他貢獻者組成，擬議的修訂版發(fā)布在GitHub上。RISC-V設計可以是免費的，也可以獲得授權。雖然沒有嚴格要求必須遵守官方規(guī)范，但成員們有動力讓自己的設計兼容。據(jù)該項目的支持者說，這為芯片客戶提供了多個藍圖選擇，他們需要設計與軟件通信的組件。

不過，RISC-V還處于非常早期的階段。就實際制造、銷售和使用的芯片而言，RISC-V還不算什么。每年生產(chǎn)的14億部智能手機中，幾乎在用Arm的技術。而每年售出的超過2億臺PC則是基于Intel的X86指令集。對RISC-V的一種質(zhì)疑是，它最終可能不會省錢，因為使用開源標準涉及到更多的工作。這與幾十年前Linux和其他開源軟件大行其道時引發(fā)的問題是一樣的。

Arm說RISC-V降低成本想法是不切實際的。“創(chuàng)新遠遠超出了指令集，”該公司戰(zhàn)略副總裁Tim Whitfield說 ，“ Arm的IP是高度可配置的，為我們的合作伙伴提供了創(chuàng)新和差異化的靈活性，使他們可以在增加價值的同時將風險和成本降至最低。”

西部數(shù)據(jù)的前首席技術官Martin Fink仍擔任首席執(zhí)行官的顧問，他表示這是在仍然被鎖定的關鍵領域中進行創(chuàng)新，而不是節(jié)省資金。"這是開源的，而不是免費的"，他補充說，“這是上下游產(chǎn)業(yè)鏈之間的合作?！辈死叭谓淌?，谷歌杰出工程師David Patterson表示，其他RISC-V支持者認為，通力合作最終將會降低芯片制造成本，特別是對于數(shù)據(jù)中心運營商和其他越來越多地設計自己處理器的公司而言。他說：“全世界的公司正在合作開發(fā)，因為它可以節(jié)省資金?！?/p>

RISC-V對現(xiàn)有企業(yè)存在著一定的壓力。去年，Arm宣布了一項先試后買的計劃，但收費要低得多，以便較小公司和學術機構可以使用其指令集來進行研究工作。

英特爾表示將增加新的指令，以幫助AI和其他新興領域。英特爾還在一份聲明中補充說：“英特爾工程師不斷提高X86架構標準，以提供一流的性能?！?/p>

高通公司產(chǎn)品管理高級副總裁Keith Kressin表示，高通公司是Arm的最大客戶之一，他認為包括RISC-V在內(nèi)的多種方法都有發(fā)展空間。