突破ARM與x86重圍，RISC-V后發(fā)制人面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇

電子發(fā)燒友報(bào)道（文/周凱揚(yáng)）對(duì)于整個(gè)電子行業(yè)來(lái)說(shuō)，一個(gè)新架構(gòu)的出現(xiàn)往往需要突破很多障礙才能在市場(chǎng)上留存下來(lái)，但要想主導(dǎo)一方市場(chǎng)，面臨的挑戰(zhàn)就更加苛刻。RISC-V作為近年來(lái)才開(kāi)始興起的架構(gòu)，同樣需要打通硬件、軟件和生態(tài)等多層桎梏，才能在x86和ARM主導(dǎo)的市場(chǎng)下撕開(kāi)一道口子。

比如軟件生態(tài)，蘋(píng)果在近日發(fā)布了搭載ARM處理器M1的筆記本產(chǎn)品，但早在蘋(píng)果之前，微軟已經(jīng)推出了不少基于ARM處理器的筆記本了，也與高通共同打造了Windows on ARM。然而其軟件生態(tài)依然乏善可陳，原生ARM的桌面端軟件稀缺，x86軟件的兼容性也一般。

反觀蘋(píng)果在發(fā)布M1 Macbook后，轉(zhuǎn)瞬之間各大科技巨頭紛紛開(kāi)展了適配工作，不少軟件也可以通過(guò)Rosetta 2轉(zhuǎn)譯兼容。谷歌和Adobe等廠商即刻推出了適配的軟件，哪怕是微軟自己也在第一時(shí)間推出了Office和VS Code的M1版本，這就是蘋(píng)果在MacOS軟件生態(tài)上積累的號(hào)召力。

那么RISC-V作為一個(gè)開(kāi)源架構(gòu)，究竟能否突破重圍，走上ARM的輝煌之路，動(dòng)搖x86這等主流架構(gòu)的地位呢？

消費(fèi)應(yīng)用的突破契機(jī)

在目前的RISC-V生態(tài)中，我們見(jiàn)得最多的無(wú)非是IoT項(xiàng)目，從不少預(yù)測(cè)來(lái)看，未來(lái)增長(zhǎng)最快的也主要出現(xiàn)在工業(yè)和計(jì)算領(lǐng)域，但面對(duì)ARM和x86占山為王的消費(fèi)端市場(chǎng)，RISC-V又有哪些突破點(diǎn)呢？

在采訪了賽昉科技的首席技術(shù)官余紅斌，科技產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)副總監(jiān)林宗民以及資深現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用經(jīng)理胡進(jìn)后，他們對(duì)RISC-V在消費(fèi)端的機(jī)遇發(fā)表了見(jiàn)解。賽昉科技認(rèn)為，消費(fèi)應(yīng)用領(lǐng)域反而能最大程度發(fā)揮RISC-V本身指令集架構(gòu)精簡(jiǎn)的特性，因此技術(shù)上不存在瓶頸，可以切合特定應(yīng)用場(chǎng)景的需要。而且RISC-V預(yù)留的自定義指令空間，將使得用戶可以輕易擴(kuò)展專(zhuān)屬指令，開(kāi)發(fā)出高能效比的產(chǎn)品。

與此同時(shí)，AIoT的技術(shù)已經(jīng)在消費(fèi)電子領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，而隨著RISC-V矢量標(biāo)準(zhǔn)的提出，未來(lái)將涌現(xiàn)更多音視頻處理、人工智能、深度學(xué)習(xí)等RISC-V消費(fèi)電子應(yīng)用案例。而相繼推出的RISC-V的安全解決方案，也將助力消費(fèi)應(yīng)用的SoC導(dǎo)入RISC-V。

高性能應(yīng)用上的優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)

而在高性能應(yīng)用上，我們很少見(jiàn)到RISC-V的身影。但無(wú)論是ARM還是RISC-V，對(duì)這個(gè)市場(chǎng)其實(shí)都已經(jīng)覬覦已久。那么RISC-V要想從x86虎口奪食，面臨著哪些挑戰(zhàn)，又具備哪些優(yōu)勢(shì)呢？

賽昉科技認(rèn)為RISC-V具有后發(fā)優(yōu)勢(shì)，因?yàn)檫@一架構(gòu)在開(kāi)發(fā)之初就試圖避免x86與ARM的缺陷，所以從技術(shù)角度上來(lái)看，相似的布局下，RISC-V的設(shè)計(jì)更加合理。比如矢量擴(kuò)展指令，RISC-V的RVV擴(kuò)展指令就優(yōu)于ARM的NEON和SVE設(shè)計(jì)。而RISC-V的硬件虛擬化標(biāo)準(zhǔn)，同樣規(guī)避了其他架構(gòu)缺陷與不足，而矢量擴(kuò)展指令和硬件虛擬化恰巧是服務(wù)器與數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)。RISC-V的另一大優(yōu)勢(shì)即開(kāi)放開(kāi)源，這對(duì)于追求自主化和可定制化的客戶來(lái)說(shuō)具有很大的吸引力。

然而，這并非意味著RISC-V未來(lái)在高性能應(yīng)用上的道路已經(jīng)一帆風(fēng)順，到目前為止，RISC-V還有相當(dāng)多的擴(kuò)展指令處于開(kāi)發(fā)階段，相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)也需要持續(xù)的優(yōu)化和迭代。因此對(duì)于部分特定應(yīng)用來(lái)說(shuō)，軟件和生態(tài)支持還沒(méi)有到位，這一進(jìn)程的加速仍需花費(fèi)一定的時(shí)間和耐心。

生態(tài)過(guò)于零散？

隨著RISC-V的生態(tài)在不斷壯大，不少?gòu)S商都推出了自己的RISC-V IP核，也有不少人開(kāi)始擔(dān)心當(dāng)前的生態(tài)是否過(guò)于零散，未來(lái)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用會(huì)不會(huì)都處于孤立的狀態(tài)？

賽昉科技指出，盡管RISC-V生態(tài)尚處于蓬勃發(fā)展的初期階段，生態(tài)并非完全齊備，但生態(tài)零散的情況是不會(huì)出現(xiàn)的。只要產(chǎn)品設(shè)計(jì)上仍遵循標(biāo)準(zhǔn)化的RISC-V規(guī)格進(jìn)行應(yīng)用開(kāi)發(fā)，生態(tài)銜接上就不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。而且支持RISC-V的開(kāi)源和商用開(kāi)發(fā)工具都已經(jīng)相對(duì)成熟，未來(lái)也會(huì)涌現(xiàn)更多新應(yīng)用。而對(duì)于部分孤立的情況，賽昉科技認(rèn)為Deep Embedded這類(lèi)應(yīng)用除了基礎(chǔ)工具鏈外，對(duì)生態(tài)的依賴(lài)性不強(qiáng)，而RISC-V針對(duì)不同領(lǐng)域和技術(shù)規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)的推出和更新迭代，這就是一個(gè)循序漸進(jìn)的積累過(guò)程，所以這種孤立現(xiàn)象只是短期存在的。

澎峰科技生態(tài)顧問(wèn)王軍輝以ARM的生態(tài)發(fā)展之路作為范例，他提到ARM的生態(tài)發(fā)展其實(shí)也與開(kāi)源緊密聯(lián)系。過(guò)去ARM同樣擁有碎片化的生態(tài)，三星也好，TI也好，其實(shí)都在各自維護(hù)自己的底層代碼。于是ARM與幾大科技巨頭成立了一個(gè)非營(yíng)利性公司Linaro，致力于Linux開(kāi)源系統(tǒng)技術(shù)服務(wù)，為各大廠商提供一個(gè)共享的平臺(tái)。

開(kāi)源軟硬件生態(tài)的構(gòu)建

那么對(duì)RISC-V這樣一個(gè)開(kāi)源架構(gòu)來(lái)說(shuō)，面向與應(yīng)用開(kāi)發(fā)者的開(kāi)源軟硬件生態(tài)又要如何發(fā)展呢？澎峰科技生態(tài)發(fā)展顧問(wèn)王軍輝針對(duì)這一點(diǎn)提到了ARM體系的Linaro和96Boards的發(fā)展歷程，以及開(kāi)發(fā)者社區(qū)較為流行的樹(shù)莓派，這些開(kāi)源硬件對(duì)ARM的全球應(yīng)用開(kāi)發(fā)者生態(tài)建設(shè)和影響力發(fā)揮了巨大的作用。

RISC-V也亟需這樣一個(gè)開(kāi)源生態(tài)，于是澎峰科技發(fā)起了RVBoards開(kāi)源組織，并得到了CRVA和CRVIC聯(lián)盟的支持，旨在構(gòu)建一個(gè)“RISC-V+AI”的開(kāi)發(fā)者生態(tài)，提供一致的軟硬件開(kāi)發(fā)環(huán)境。通過(guò)RVBoards來(lái)賦能開(kāi)發(fā)者、科研院所和行業(yè)，促進(jìn)相關(guān)的人才培養(yǎng)。RVBoards開(kāi)源技術(shù)組織提出了RISC-V開(kāi)源軟件生態(tài)建設(shè)的三大計(jì)劃。

RVOpenSourcePlan：主要是推動(dòng)RISC-V SoC基礎(chǔ)軟件能力建設(shè)和開(kāi)源生態(tài)建設(shè)，扎實(shí)做好軟件生態(tài)的基建工作,實(shí)現(xiàn)充分發(fā)揮RISC-V硬件算力和將浩如煙海的OpenSource遷移到RISC-V生態(tài)中來(lái)。

RVBoardsPlan：圍繞RVBoards板級(jí)開(kāi)源硬件標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建芯片和硬件合作伙伴生態(tài)。目的是讓開(kāi)發(fā)者可以平滑地從ARM、X86轉(zhuǎn)移到RISC-V生態(tài)進(jìn)行研發(fā)和創(chuàng)新。

RVFuturePlan：結(jié)合AI、5G、新能源技術(shù)的發(fā)展機(jī)遇，與行業(yè)領(lǐng)袖、開(kāi)源組織、知名開(kāi)發(fā)者論壇進(jìn)行密切合作，共同推動(dòng)RISC-V產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)中國(guó)創(chuàng)新，服務(wù)全世界開(kāi)發(fā)者的愿景。

Perf-V開(kāi)發(fā)板 / RVBoards

目前澎峰科技已經(jīng)完成了平頭哥的無(wú)劍100在RVBoards開(kāi)源FPGA硬件Perf-V0系列上成功部署，搭載基于RISC-V架構(gòu)的玄鐵902處理器，并提供多種IP及驅(qū)動(dòng)，方便用戶快速實(shí)現(xiàn)集成和驗(yàn)證；支持玄鐵910等同規(guī)格的RISC-V IP的Perf-V1正在緊鑼密鼓地研發(fā)中。并即將在2021年Q1陸續(xù)發(fā)布多款面向IoT應(yīng)用的Perf-A系列開(kāi)源硬件，主要為物聯(lián)網(wǎng)端側(cè)智能打造典型RISCV32+AI的開(kāi)源硬件平臺(tái)和典型應(yīng)用。

RISC-V生態(tài)的推廣

既然談到了RISC-V生態(tài)，我們自然也逃不掉生態(tài)推廣這一話題。健全的生態(tài)推廣是任何一個(gè)架構(gòu)不斷發(fā)展的動(dòng)力所在。

賽昉科技已在今年正式加入了RISC-V國(guó)際協(xié)會(huì)并成為高級(jí)會(huì)員，因此在未來(lái)RISC-V的戰(zhàn)略規(guī)劃和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)路線制定上，也會(huì)與其他成員同心僇力。此外，賽昉科技今年在生態(tài)推廣上同樣實(shí)現(xiàn)了三大成功。今年年初，賽昉科技推出了“滿天芯”計(jì)劃，讓開(kāi)發(fā)AIoT/MCU的客戶零門(mén)檻享受到已經(jīng)通過(guò)硅驗(yàn)證的RISC-V IP，也是賽昉自主產(chǎn)權(quán)的商用RISC-V處理器IP S2。賽昉科技透露，在短短半年時(shí)間內(nèi)，已有20多家客戶享受到了這一福利。

賽昉科技還在今年秋季推出了全球首款高性能的RISC-V人工智能視覺(jué)處理平臺(tái)驚鴻7100，并于年末的中國(guó)集成電路設(shè)計(jì)業(yè)2020年會(huì)上發(fā)布了全球性能最高的RISC-V處理器內(nèi)核天樞系列。

天樞系列處理器特性 / 賽昉科技

天樞系列處理器在臺(tái)積電的7nm工藝下實(shí)現(xiàn)了3.5GHz的高頻率，SPECint2006 數(shù)值為31.2 @ 3.5GHz，Dhrystone 達(dá)到5.6 DMIPS/MHz。這一處理器內(nèi)核還支持最新的RVV 1.0擴(kuò)展指令和硬件虛擬化，專(zhuān)門(mén)面向AI、5G、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)中心等高性能應(yīng)用領(lǐng)域。

小結(jié)

開(kāi)源可擴(kuò)展的RISC-V已經(jīng)吸引了不少科技巨頭的注意，也在不同的應(yīng)用領(lǐng)域生根發(fā)芽。比如西部數(shù)據(jù)、希捷和Marvell等存儲(chǔ)廠商已經(jīng)計(jì)劃在未來(lái)的存儲(chǔ)控制器上大量應(yīng)用RISC-V。ARM能夠擁有今天的地位，也經(jīng)歷了很長(zhǎng)一段時(shí)間的積累。盡管x86和ARM是RISC-V的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，但這兩者在許多開(kāi)源與商用技術(shù)上的沉淀也是可以為RISC-V所用的。若是能維持這樣的發(fā)展勢(shì)頭，RISC-V也勢(shì)必成為未來(lái)的主流架構(gòu)之一。

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