哪種嵌入式處理器架構(gòu)將引領未來十年的發(fā)展？

作者：e絡盟亞太區(qū)業(yè)務總裁朱偉弟

一段時間以來，許多工程師和開發(fā)人員一直在討論嵌入式處理器架構(gòu)的未來。

雖然嵌入式芯片架構(gòu)市場上有明確的引領者，但該行業(yè)正在快速擴張，預計未來幾年將出現(xiàn)許多新的機會。當然，在這樣的熱門行業(yè)中，永遠有創(chuàng)新技術(shù)和新產(chǎn)品的一席之地。

因此，關鍵的問題仍然是——哪種技術(shù)將在未來十年主導市場？

目前引領行業(yè)的三大產(chǎn)品

憑借80多年的電子元器件分銷經(jīng)驗，e絡盟對嵌入式芯片市場有著深刻了解。目前市場上有三種具有競爭性的產(chǎn)品：x86、ARM和RISC-V微處理器。這三種指令集架構(gòu)（ISA）代表了截然不同的方法。

這些ISA并不專門用于嵌入式應用。x86（英特爾和AMD）處理器通常主要用于計算機和服務器，而ARM（高通和聯(lián)發(fā)科)處理器通常是智能手機和平板電腦的首選架構(gòu),它在當前主導市場的嵌入式系統(tǒng)中應用廣泛。最新出場的RISC-V構(gòu)思于2011年，是在第一個ARM處理器生產(chǎn)的26年后。

通過觀察這些不同應用的產(chǎn)品可以發(fā)現(xiàn)，RISC-V和ARM處理器基于精簡指令集計算（RISC），而x86處理器使用復雜指令集計算(CISC)。當然，兩者各有優(yōu)缺點，這也是市場觀察者意見不一的原因。然而，在嵌入式系統(tǒng)中，RISC架構(gòu)的低功耗使得它們更適用于功率有限的應用，特別是需要電池供電的設備。

開放標準和封閉標準

x86是英特爾的專有技術(shù)，但AMD開發(fā)出了兼容的處理器，可以運行相同的代碼。ARM也是一個專有ISA，將它與處理器內(nèi)核的設計一起授權(quán)給公司以實現(xiàn)指令集。然而，RISC-V采用了一種迥然不同的方法。它是一個開放標準的ISA，這意味著任何人都可以使用它來設計自己的芯片，而無需支付任何許可費用。此外，開發(fā)人員還可以進行定制。

據(jù)Semico Research在2019年的一項研究，越來越多不同規(guī)模的公司開始設計RISC-V解決方案，預計到2025年市場將消耗624億個RISC-V內(nèi)核（其中工業(yè)領域?qū)⒄?67億）。這大約是2022年ARM內(nèi)核出貨量的兩倍。

然而，工程師們似乎不相信這種向RISC-V的遷移將會成為現(xiàn)實。他們中的大多數(shù)人參加了e絡盟社區(qū)最近的一項調(diào)查，他們認為該行業(yè)將由32位架構(gòu)主導。

模塊化RISC ISA

考慮到不同嵌入式軟件架構(gòu)的相對優(yōu)勢，51%的受訪者認為ARM將在未來十年主導市場。相比之下，23%的人支持RISC-V，13%的人選擇x86。在余下13%的受訪者中，大多數(shù)人認為未來十年內(nèi)更有可能出現(xiàn)一種新的架構(gòu)主導市場，取代所有的現(xiàn)有架構(gòu)，包括像MIPS這樣的現(xiàn)有架構(gòu)。

加州Grand View Research的數(shù)據(jù)顯示，近一半的嵌入式市場是32位架構(gòu)，因此工程師們認為32位或64位架構(gòu)將占據(jù)主導地位也就不足為奇了。有趣的是，他們認為，雖然開源RISC-V可能成本更低、靈活性更低，但并不會因此比專有ISA更具吸引力。

然而，ARM已經(jīng)獲得了許多工程師和嵌入式企業(yè)的信任。他們投資開發(fā)這種體系結(jié)構(gòu)的專業(yè)知識，編寫可重用的代碼，并購買了許多新的開發(fā)工具。盡管ARM在短期時間內(nèi)存在一些不確定性，包括在2023年末進行首次公開募股，但市場對這種對架構(gòu)仍具有信心。

迎合所有市場需求

在e絡盟接觸過的工程師和開發(fā)人員中，不到四分之一的人認為RISC-V將在未來十年內(nèi)成為主流嵌入式處理器架構(gòu)；與此相比，由于對PC優(yōu)化的關注往往意味著基于這種架構(gòu)的處理器不太適合嵌入式應用，而且物聯(lián)網(wǎng)革命正在推動對極低功耗、電池供電的嵌入式產(chǎn)品的巨大需求，因此x86在調(diào)查中的結(jié)果是意料之中的。盡管如此，在可預見的未來，x86架構(gòu)仍有望在大量嵌入式系統(tǒng)中應用。

無論市場的走向如何，e絡盟都將會迎合所有市場需求。嵌入式處理器市場的從業(yè)者必須密切關注趨勢和發(fā)展，否則難免會被一個不成功的架構(gòu)所捆綁，從而導致市場上處理器數(shù)量減少的風險。如果工程師和開發(fā)人員選錯方向，可能會使市場上的產(chǎn)品選擇減少，從而導致他們只能在設計中使用不太理想的設備。如果市場能夠朝著滿足各種用戶需求的方向發(fā)展，他們也就不用考慮這個問題了。