risc-v架構(gòu)如何發(fā)展？芯片公司是如何看待RISC-V？

作為一種架構(gòu)，RISC-V的客戶基本上都是芯片公司或者是想使用RISC-V芯片的系統(tǒng)廠商。對(duì)于RISC-V的感受如何？問(wèn)他們是最合適的。為此半導(dǎo)體行業(yè)觀察記者就這個(gè)問(wèn)題咨詢了矽昌通信創(chuàng)始人李興仁先生。

李興仁回應(yīng)道，開(kāi)源的特性是RISC-V本身最有利的武器. RISC-V指令集架構(gòu)的開(kāi)源的特性使得芯片產(chǎn)品的驗(yàn)證能夠解決個(gè)人\公司和政府關(guān)注的安全和可靠性問(wèn)題,還可以通過(guò)縮減芯片面積\降低制造成本,實(shí)現(xiàn)低功耗的微處理器,也可以用于實(shí)現(xiàn)高性能的應(yīng)用處理器。

他進(jìn)一步指出，通過(guò)RISC-V,全球可以創(chuàng)建一個(gè)充滿活力的生態(tài)系統(tǒng),集合設(shè)計(jì)\工具\(yùn)硬件\軟件等,以經(jīng)濟(jì)高效的方式進(jìn)入迅速發(fā)展的新興市場(chǎng).而RISC-V的開(kāi)源生態(tài)一旦建立,將會(huì)對(duì)芯片設(shè)計(jì)行業(yè)產(chǎn)生有力的推動(dòng)作用.芯片廠商作為受益者的同時(shí), 由于開(kāi)源特性, 又反過(guò)來(lái)為RISC-V本身的發(fā)展提供了良好的驗(yàn)證和支持,共同進(jìn)步.

同時(shí), RISC-V支持chisel,一種敏捷的硬件構(gòu)造語(yǔ)言,相比與傳統(tǒng)的verilog, 大大降低開(kāi)發(fā)周期.李興仁表示。他同時(shí)強(qiáng)調(diào)，RISC-V當(dāng)前還面臨著幾方面的問(wèn)題：

首先是性能差距；

以RISC-V的領(lǐng)軍公司sifive來(lái)說(shuō),其最新的RISC-V cpu u8系列(2019.10.24發(fā)布), 與Arm Cortex-A72相比，是在性能上僅僅是具有可比性(同時(shí)提供1.5倍的功耗效率，并且面積只有A72的一半)。需要注意到, 目前sifive官方網(wǎng)站的cpu ip授權(quán)只支持到u7系列,還暫未看到u8的身影, 而arm a72則是2016年就已經(jīng)上市的經(jīng)過(guò)了市場(chǎng)驗(yàn)證的成熟芯片。

其次是工具差距；

從李興仁的介紹我們得知，芯片的設(shè)計(jì)離不開(kāi)優(yōu)秀的工具。作為RISC-V開(kāi)發(fā)者推崇的chisel語(yǔ)言則在配套工具上還與主流芯片設(shè)計(jì)和驗(yàn)證工具上有很大差距，chisel沒(méi)有EDA工具支持。換而言之,通過(guò)chisel設(shè)計(jì)的芯片目前無(wú)法直接生成硬件電路,只能通過(guò)firrtl編譯器,先生成firrtl文件,再生產(chǎn)verilog,才能生成最終的電路.

第三，軟件和DSP的差距；

李興仁告訴半導(dǎo)體行業(yè)觀察記者，芯片的性能離不開(kāi)針對(duì)的軟件優(yōu)化和DSP加速.由于RISC-V剛剛啟動(dòng)(RISC-V架構(gòu)于2017.7.1合入linux), 無(wú)論是編譯工具鏈還是針對(duì)圖像\音頻等處理的dsp生產(chǎn)測(cè)試的工具還遠(yuǎn)未成熟。那就意味著基于底層架構(gòu)的優(yōu)化都還有很長(zhǎng)的路要走。

最后，市場(chǎng)預(yù)期的差距。

從數(shù)據(jù)看來(lái)，arm還擁有大部分的市場(chǎng)份額，相比而言RISC-V仍處于起步階段。雖然已有一些量產(chǎn)芯片，但在人們心中的預(yù)期仍有巨大差距，甚至有人認(rèn)為RISC-V只是用于高校學(xué)習(xí)使用，難以進(jìn)行商用。

“目前已經(jīng)有許多的公司\團(tuán)體基于RISC-V指令集設(shè)計(jì)了處理器/SoC,并將代碼進(jìn)行了開(kāi)源,但這些廠商開(kāi)源的處理器都只是很少的一部分,而且是相對(duì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的一部分。僅僅適用于交流學(xué)習(xí),難以進(jìn)行商用。對(duì)于商用處理器的支持,還是像arm一樣收取IP費(fèi)用，這種方式雖然無(wú)可厚非，但其實(shí)并不利于RISC-V整體的發(fā)展。目前RISC-V相比與arm無(wú)論是技術(shù)上還是市場(chǎng)上都有很大的差距,固步自封實(shí)在不適于當(dāng)前的環(huán)境?！崩钆d仁補(bǔ)充說(shuō)。

而關(guān)于RISC-V的短板，半導(dǎo)體行業(yè)觀察特約記者李飛在其文章《ARM的免費(fèi)IP戰(zhàn)略，能否撼動(dòng)RISC-V的根基？》中也談到。他指出，RISC-V目前還僅僅專注于處理器領(lǐng)域，而ARM除了處理器之外還有GPU、ISP、片上互聯(lián)IP等等一系列IP。換句話說(shuō)，用ARM你可以直接做出一整個(gè)SoC，而用RISC-V的話僅僅只能做處理器，還沒(méi)法涵蓋其他IP。

未來(lái)應(yīng)如何發(fā)展？

談到對(duì)RISC-V未來(lái)的時(shí)候，李興仁表示，他本身非?？春肦ISC-V的開(kāi)源前景,矽昌的團(tuán)隊(duì)也正在基于RISC-V架構(gòu)進(jìn)行CPU設(shè)計(jì),并計(jì)劃將其加入到公司后續(xù)的產(chǎn)品中去。李興仁同時(shí)表示，如果能夠成功量產(chǎn)包含RISC-V的芯片,公司會(huì)義不容辭的將其設(shè)計(jì)進(jìn)行開(kāi)源，幫助更多的人無(wú)論是學(xué)習(xí)還是使用,只要大家都遵守BSD協(xié)議就可以。

“但是,我其實(shí)更希望那些專注與RISC-V處理器及生態(tài)構(gòu)建的公司來(lái)進(jìn)行能承擔(dān)起這樣的責(zé)任,將自己已經(jīng)擁有的CPU設(shè)計(jì)開(kāi)源給大家學(xué)習(xí)使用，”李興仁強(qiáng)調(diào)。他進(jìn)一步指出，RISC-V目前只有在一些低頻低功耗的簡(jiǎn)單場(chǎng)景有一些應(yīng)用，但高端市場(chǎng)依然是arm的天下,就連能夠支持linux(無(wú)論芯片還是軟件工具鏈等)也都是近些年的事。

“為此想要借助RISC-V真正的盈利,就必須先構(gòu)建起整個(gè)從軟件到硬件,從設(shè)計(jì)到工具的整個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng),這就需要吸引更多的公司和人才加入研究?！崩钆d仁補(bǔ)充說(shuō)。在他看來(lái)，在當(dāng)前的情況下, 大家都需要無(wú)私分享每一步的成功,共同進(jìn)步才是打造RISC-V生態(tài)的最好方法。RISC-V本身潛力無(wú)限, 切莫被當(dāng)前的小利沖昏頭腦。

根據(jù)今天最新的消息，賽昉科技推出了“滿天芯”計(jì)劃，這一積極的開(kāi)放舉措回歸了開(kāi)源的“初心”，將有利于吸引更多的人才和公司投入研究。這也是對(duì)李興仁先生擔(dān)心的積極回應(yīng)，希望后續(xù)有更多企業(yè)能響應(yīng)這一舉措，共同推進(jìn)RISC V生態(tài)的進(jìn)一步發(fā)展。

探討RISC-V的未來(lái)，除了技術(shù)和生態(tài)要發(fā)展之外，作為一種商業(yè)行為，RISC-V更需要考慮的是如何盈利。雖然如上文所示，傳統(tǒng)IP廠商能夠掙錢的方式，RISC-V陣型也可以參考，但縱觀當(dāng)前的RISC-V陣營(yíng)，他們似乎在營(yíng)收方面也表現(xiàn)不佳。當(dāng)然這與RISC-V剛起步有關(guān)。但縱觀當(dāng)前IP營(yíng)收榜單的排名，過(guò)去多年里，Arm幾乎都是囊括了近半的IP營(yíng)收，對(duì)于后進(jìn)者RISC-V來(lái)說(shuō)，如何突破這個(gè)困境，是必須要思考的點(diǎn)。

針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，電子科技大學(xué)副教授黃樂(lè)天副教授則從Linux的開(kāi)源經(jīng)營(yíng)模式，對(duì)RISC-V未來(lái)的盈利方式給了一些參考。他指出，開(kāi)源軟件的盈利模式有軟件即服務(wù)、付費(fèi)支持、雙重許可和附屬產(chǎn)品這四種?？偨Y(jié)來(lái)說(shuō)，開(kāi)源軟件盈利最重要的思想便是利用開(kāi)源軟件使用門檻低帶來(lái)的大量客戶需求，由于軟件的開(kāi)源特性，就會(huì)有大量客戶因?yàn)槠涿赓M(fèi)使用、便于二次開(kāi)發(fā)等的特點(diǎn)接觸到開(kāi)源軟件。隨著使用的深入，會(huì)產(chǎn)生更多普通開(kāi)源版本無(wú)法滿足的需求。在大量客戶需求的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)者通過(guò)銷售開(kāi)源軟件服務(wù)、企業(yè)級(jí)技術(shù)支持、商業(yè)許可及附屬產(chǎn)品便能有良好的盈利效果。

“對(duì)RISC-V來(lái)說(shuō)，也可以參考開(kāi)源軟件的這種運(yùn)營(yíng)方式，通過(guò)賣服務(wù)、付費(fèi)支持、雙重許可和附屬產(chǎn)品來(lái)盈利，”黃樂(lè)天說(shuō)。

所謂賣服務(wù)，就是像軟件即服務(wù)一樣賣IP服務(wù)，那么應(yīng)該是提供各種“個(gè)性化”的IP服務(wù)，在功能上存在差異性。因此這種方式本質(zhì)是在賣“設(shè)計(jì)服務(wù)”，通過(guò)將開(kāi)源IP定制為客戶提供多樣化的需求服務(wù)。在之前，某些RISC-V的IP提供商是考慮過(guò)這樣的經(jīng)營(yíng)方式。但是這樣做下來(lái)人力成本太高，而IP定制化的需求并非想想中的那么大。因此依靠賣服務(wù)不足以支持企業(yè)生存。

而付費(fèi)支持，則是針對(duì)硬件本身存在的制造成本天然的就造成開(kāi)源硬件相比開(kāi)源軟件使用門檻更高，對(duì)于穩(wěn)定性、安全性的要求也更高而延伸出來(lái)的業(yè)務(wù)。因此通過(guò)企業(yè)級(jí)技術(shù)支持、培訓(xùn)等額外技術(shù)服務(wù)手段盈利的市場(chǎng)相對(duì)于開(kāi)源軟件更大。同時(shí)開(kāi)源硬件的故障率、試錯(cuò)成本相對(duì)于開(kāi)源軟件也更高，帶來(lái)了更多的支持需求。

“但在前面討論軟件的付費(fèi)支持的情況一致，開(kāi)源硬件本身應(yīng)該有不得不用的理由或者說(shuō)吸引大家使用的理由。否則使用者完全可以選擇閉源的商用IP而不必為開(kāi)源IP變?yōu)樯虡I(yè)級(jí)IP所多出來(lái)的這部分成本買單?！秉S樂(lè)天指出。

至于雙重許可， 具體而言就是通過(guò)開(kāi)源評(píng)估版的RISC-V處理器內(nèi)核IP，增加大量客戶需求，如有商業(yè)需求，則需付費(fèi)使用正式版內(nèi)核IP（大規(guī)模量產(chǎn)時(shí)繳納版稅）。

在這種模式下，使用評(píng)估版不用花錢，但正式版一旦商用則必須付費(fèi)。但黃樂(lè)天認(rèn)為，這一方式的問(wèn)題是和開(kāi)源與否關(guān)系不大。例如Arm現(xiàn)在改革了新的授權(quán)方式以后，也實(shí)質(zhì)上也變成了雙重許可制。這一模式是否能成功其實(shí)和付費(fèi)支持所面臨的問(wèn)題一樣。

至于附屬產(chǎn)品，則可以是出售相關(guān)技術(shù)書(shū)籍和RISC-V開(kāi)發(fā)板以及為了RISC-V而推出的配套培訓(xùn)課程等產(chǎn)品都屬于這種模式。

黃樂(lè)天指出，銷售開(kāi)源硬件附屬產(chǎn)品，用戶購(gòu)買的需求主要是學(xué)習(xí)，通過(guò)閱讀相關(guān)書(shū)籍可以更好地理解硬件原理，而通過(guò)使用開(kāi)發(fā)板則可以更好地學(xué)習(xí)如何將開(kāi)源硬件應(yīng)用到實(shí)際的工程中。

“RISC-V的開(kāi)源無(wú)論是否已經(jīng)成為了一種“噱頭”，但其確實(shí)給了很多人以學(xué)習(xí)處理器IP設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)。因此依靠附屬產(chǎn)品來(lái)賺取培訓(xùn)、學(xué)習(xí)甚至技術(shù)支持的錢，是最為現(xiàn)實(shí)的。

但這部分的錢畢竟太少了，依靠這部分的錢也就可以養(yǎng)活幾個(gè)“個(gè)體”技術(shù)人員，絕對(duì)養(yǎng)活不了成規(guī)模的公司?！秉S樂(lè)天補(bǔ)充說(shuō)。

“對(duì)比開(kāi)源軟件的賺錢方法，開(kāi)源硬件的錢其實(shí)要更難賺一些。開(kāi)源軟件可以依靠較低的試錯(cuò)成本，讓目標(biāo)客戶先行使用再通過(guò)其它的服務(wù)來(lái)進(jìn)行收費(fèi)。而開(kāi)源硬件由于試錯(cuò)成本較高，所以很難走這條路線。而當(dāng)客戶因?yàn)榘踩院头€(wěn)定性需要購(gòu)買商業(yè)級(jí)的IP時(shí)，為何不購(gòu)去買閉源的商業(yè)級(jí)IP又成了繞不過(guò)去的問(wèn)題?！秉S樂(lè)天強(qiáng)調(diào)。

他進(jìn)一步指出，RISC-V的出現(xiàn)，確實(shí)時(shí)為了處理器IP發(fā)展提供了一種新的可能。但是IP的商業(yè)化運(yùn)營(yíng)是否能成功，目前看來(lái)還缺乏合理又普適的商業(yè)邏輯?！拔乙恢毕Ｍ腥四鼙容^直觀的給我解釋清楚這個(gè)商業(yè)邏輯，但目前還沒(méi)有看到滿意的回答。也許是我理解水平太低或者說(shuō)他們有自己秘而不宣的“獨(dú)門秘籍”吧？”黃樂(lè)天最后微笑的補(bǔ)充道。

后記

在RISC-V面世以后，很多人將他們看作Arm的挑戰(zhàn)者，國(guó)內(nèi)不少人更是在當(dāng)前的中美局勢(shì)下，把RISC-V看作中國(guó)處理器的救世主。但從這幾年的運(yùn)營(yíng)看來(lái)，RISC-V在一些垂直、且對(duì)系統(tǒng)和生態(tài)沒(méi)有太強(qiáng)硬需求的市場(chǎng)，可以成為Arm不可忽視的對(duì)手，而這也的確在發(fā)生。但在手機(jī)、平板等市場(chǎng)，因?yàn)橄到y(tǒng)、軟件和生態(tài)的成熟，對(duì)于RISC-V來(lái)說(shuō)，是很難撼動(dòng)其江山。但有一個(gè)廠商也許例外，那就是蘋(píng)果。據(jù)某從事RISC-V芯片的行業(yè)專家告訴筆者，蘋(píng)果擁有一套閉環(huán)的生態(tài)和硬件。他們未來(lái)轉(zhuǎn)向RISC-V也是一個(gè)有潛在可能性的事情。

半導(dǎo)體行業(yè)觀察特約記者李飛在其文章《ARM的免費(fèi)IP戰(zhàn)略，能否撼動(dòng)RISC-V的根基？》中指出，在水平方向，RISC-V IP必須在已有的IP產(chǎn)品中做差異化，例如更靈活的定制化和更快的交付周期等。舉例來(lái)說(shuō)，ARM的核心只能提供有限種性能／功耗／面積的組合，而RISC-V IP如果能提供更多靈活性，讓用戶根據(jù)自己的需求去提交定制化的性能指標(biāo)，而IP提供者則能利用敏捷設(shè)計(jì)等工具快速交付精確符合用戶需求的定制化RISC-V IP，這將可能成為RISC-V相對(duì)ARM的重要差異化方向（即對(duì)于同一個(gè)目標(biāo)市場(chǎng)，ARM可以提供有限種IP解決方案，而RISC-V則可以提供近乎無(wú)限種根據(jù)用戶需求定制的IP）。

而從垂直角度上來(lái)說(shuō)，則是需要RISC-V IP公司能夠去開(kāi)拓更多的市場(chǎng)。如之前所討論的，RISC-V IP目前大多數(shù)應(yīng)用仍然是輔助核。如果RISC-V IP公司能開(kāi)拓更多的市場(chǎng)，我們才能看到RISC-V真正走進(jìn)主流。把垂直以及水平結(jié)合起來(lái)，我們認(rèn)為RISC-V IP未來(lái)的方向應(yīng)當(dāng)是開(kāi)拓更多的市場(chǎng)，并且在每一個(gè)細(xì)分市場(chǎng)以差異化的方法（例如定制化設(shè)計(jì)）去走和ARM有所區(qū)別的路線，這樣才能讓RISC-V IP走向下一個(gè)階段。

但從另一個(gè)角度看，對(duì)于RISC-V來(lái)說(shuō)，他們最成功的之處也許不是和Arm在IP授權(quán)搞競(jìng)爭(zhēng)，而是他們的出現(xiàn)，讓華為、小米、格力和美的這樣的系統(tǒng)廠商有了一個(gè)新選擇。在現(xiàn)在的物聯(lián)網(wǎng)世界里，他們可以定制RISC-V芯片，從而繞開(kāi)了Arm的授權(quán)費(fèi)和Roylty。節(jié)約成本的同時(shí)，在Arm之外為自己的芯片保留一條“備份”的技術(shù)路線。

這也許會(huì)是RISC-V最重要的意義所在。