ARM價(jià)格太貴，80多家科技公司合作開(kāi)發(fā)新的開(kāi)源芯片設(shè)計(jì)

“ARM實(shí)在太貴了?！?a target="_blank">信息安全芯片公司Dover Microsystems聯(lián)合創(chuàng)始人Jothy Rosenberg說(shuō)。你可能對(duì)這位創(chuàng)業(yè)者不熟悉，沒(méi)關(guān)系，眾多你天天聽(tīng)說(shuō)的公司也和他有同感。

據(jù)The Information報(bào)道，ARM的昂貴價(jià)格把Google、高通、三星等80多家科技公司推到了同一條戰(zhàn)線(xiàn)上。它們正在合作開(kāi)發(fā)新的開(kāi)源芯片設(shè)計(jì)，為自動(dòng)駕駛等新興技術(shù)的芯片開(kāi)發(fā)提供一種成本更低的方式。

△RISC-V原型

這個(gè)開(kāi)源芯片設(shè)計(jì)名為RISC-V，其開(kāi)發(fā)由一個(gè)非營(yíng)利性基金會(huì)主導(dǎo)。

消息人士稱(chēng)，特斯拉近期已加入RISC-V基金會(huì)，并考慮在新款芯片中使用免費(fèi)的RISC-V設(shè)計(jì)。西部數(shù)據(jù)和英偉達(dá)已宣布，計(jì)劃在部分產(chǎn)品中引入這種新的芯片設(shè)計(jì)。

ARM究竟有多貴呢？根據(jù)Quora上一份不太新鮮的回答，從幾十萬(wàn)美元到幾百上千萬(wàn)美元不等。法國(guó)芯片創(chuàng)業(yè)公司Greenwave最近接受The Information采訪時(shí)說(shuō)，他們?nèi)绻褂肁RM架構(gòu)，要花掉1500萬(wàn)美元的授權(quán)費(fèi)。

文章開(kāi)頭提到的Jothy就說(shuō)，僅僅從成本來(lái)看，這就會(huì)導(dǎo)致創(chuàng)業(yè)公司轉(zhuǎn)向RISC-V。

革命性的芯片設(shè)計(jì)

顧名思義，RISC-V是RISC的第五個(gè)版本。

△John L. Hennessy和David A. Patterson

RISC，即“精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)”，正是今年兩位新晉圖靈獎(jiǎng)得主對(duì)行業(yè)的重大貢獻(xiàn)，由加州大學(xué)伯克利分校于1980年發(fā)布。芯片指令集幫助計(jì)算機(jī)軟件與底層硬件設(shè)備通信，是計(jì)算機(jī)的基本組成部分。

近年來(lái)，最主要的芯片指令集設(shè)計(jì)是x86，英特爾和AMD廣泛使用、在PC市場(chǎng)占主導(dǎo)地位。

ARM的芯片設(shè)計(jì)則是基于早期RISC架構(gòu)。ARM將這種設(shè)計(jì)授權(quán)給多家芯片廠商，而此類(lèi)芯片幾乎被用于所有智能手機(jī)。

RISC-V不僅與ARM形成了競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)于x86來(lái)說(shuō)，也是一種替代選擇，最終可能會(huì)給英特爾和AMD造成威脅。但在PC和服務(wù)器市場(chǎng)，既有芯片架構(gòu)的地位非常牢固，因此在短期內(nèi)RISC-V還無(wú)法掀起太大波瀾。

和統(tǒng)治著服務(wù)器操作系統(tǒng)的Linux一樣，RISC-V也是一種開(kāi)源技術(shù)，不屬于某家特定公司，如果它繼續(xù)快速發(fā)展，可能會(huì)成為首個(gè)廣泛使用的開(kāi)源指令集設(shè)計(jì)。

許多研究RISC-V的人將這個(gè)圈子的能量比作上世紀(jì)90年代的Linux開(kāi)源運(yùn)動(dòng)。當(dāng)時(shí)，科技行業(yè)的許多人士都對(duì)開(kāi)源操作系統(tǒng)能否成功持懷疑態(tài)度。然而最終，Linux成為了服務(wù)器領(lǐng)域占主導(dǎo)地位的操作系統(tǒng)，并且成為了Android系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

開(kāi)源的硬件非營(yíng)利性組織lowRISC正在開(kāi)發(fā)基于RISC-V的芯片設(shè)計(jì)。該組織聯(lián)合創(chuàng)始人及總監(jiān)Alex Bradbury表示：“許多其他技術(shù)都已經(jīng)開(kāi)源，但指令集是缺失的一環(huán)。這有些奇怪，因?yàn)橹噶罴怯布蛙浖g的最基本接口?！?/p>

對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)，開(kāi)源技術(shù)的使用成本較低，因?yàn)椴粫?huì)有哪家公司跳出來(lái)收專(zhuān)利費(fèi)。RISC-V可以為芯片行業(yè)創(chuàng)業(yè)公司打開(kāi)一扇大門(mén)。以往，這些公司負(fù)擔(dān)不起ARM昂貴的授權(quán)費(fèi)用，也沒(méi)有能力從頭開(kāi)始開(kāi)發(fā)自己的芯片架構(gòu)。

然而ARM的Ronco認(rèn)為，由于硬件和軟件之間存在根本性的區(qū)別，因此將RISC-V與Linux進(jìn)行類(lèi)比并不是非常合適。他說(shuō)：“軟件存在漏洞。如果你找到漏洞，那么就可以進(jìn)行更新。但對(duì)于硬件，你沒(méi)法這么做。你無(wú)法對(duì)硬件漏洞去打補(bǔ)丁。想要開(kāi)發(fā)芯片，質(zhì)量的門(mén)檻會(huì)更高?！?/p>

定制化帶來(lái)的好處

企業(yè)喜歡RISC-V還有個(gè)原因，即RISC-V支持芯片設(shè)計(jì)公司在核心架構(gòu)之上添加額外功能。這使得它們可以根據(jù)自己的目標(biāo)來(lái)定制芯片。相比之下，ARM指令集不支持這樣的修改。

成千上萬(wàn)開(kāi)發(fā)者正在開(kāi)發(fā)RISC-V開(kāi)源標(biāo)準(zhǔn)的各個(gè)部分，包括添加與人工智能和信息安全相關(guān)的新功能。

RISC-V基金會(huì)執(zhí)行董事Rick O’Connor認(rèn)為：“如果我們以適當(dāng)?shù)姆绞饺ネ七M(jìn)，那么RISC-V將成為未來(lái)50年真正的計(jì)算平臺(tái)?！?/p>

早期使用者

首批依賴(lài)RISC-V設(shè)計(jì)的公司之一是存儲(chǔ)設(shè)備廠商西部數(shù)據(jù)。去年11月，該公司宣布，未來(lái)幾年多款產(chǎn)品將轉(zhuǎn)向RISC-V芯片。目前，西部數(shù)據(jù)使用授權(quán)自ARM等公司的芯片設(shè)計(jì)。

西部數(shù)據(jù)首席執(zhí)行官M(fèi)artin Fink表示，該公司對(duì)RISC-V感興趣，是因?yàn)橄Ｍ麑⒏鼜?fù)雜、訂制化的處理器引入其存儲(chǔ)設(shè)備。

RISC-V設(shè)計(jì)也在逐漸進(jìn)入設(shè)備的底層芯片。例如英偉達(dá)表示，將在配合GPU使用的底層微控制器中使用RISC-V設(shè)計(jì)。此前，英偉達(dá)使用定制開(kāi)發(fā)的微控制器芯片F(xiàn)alcon。

另一方面，許多公司正開(kāi)始開(kāi)發(fā)更復(fù)雜的RISC-V處理器。

lowRISC聯(lián)合創(chuàng)始人Robert Mullins說(shuō)：“最初的討論是將RISC-V用在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的微型處理器核心，但情況正發(fā)生變化。過(guò)去12個(gè)月，許多人都在關(guān)注，將RISC-V應(yīng)用至主要的應(yīng)用處理器。許多業(yè)內(nèi)人士都在認(rèn)真討論此事。”

芯片創(chuàng)業(yè)的興起

與此同時(shí)，新興創(chuàng)業(yè)公司正在涌現(xiàn)。

量子位昨天報(bào)道的AI芯片新玩家，體系架構(gòu)宗師、新晉圖靈獎(jiǎng)得主Patterson的弟子譚章熹創(chuàng)立的OURS，就在基于RISC-V架構(gòu)開(kāi)發(fā)物聯(lián)網(wǎng)處理器和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速系統(tǒng)級(jí)芯片。

SiFive也是這一領(lǐng)域的新秀，這家公司由加州大學(xué)伯克利分校教授Krste Asanovic與他的兩名研究生共同創(chuàng)立。Asanovic是RISC-V最初的開(kāi)發(fā)者之一。SiFive正在為小型設(shè)備和服務(wù)器計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)RISC-V芯片。SiFive也在嘗試將芯片設(shè)計(jì)授權(quán)給他人，模仿ARM的商業(yè)模式。

根據(jù)PitchBook的數(shù)據(jù)，到目前為止SiFive已完成4800萬(wàn)美元融資，投資方包括Sutter Hill Ventures和Spark Capital等。

還有一家此類(lèi)創(chuàng)業(yè)公司是來(lái)自法國(guó)Grenoble的Greenwave Technologies。該公司正使用RISC-V架構(gòu)為低功耗設(shè)備開(kāi)發(fā)人工智能芯片。盡管只完成了380萬(wàn)美元的融資，但該公司已經(jīng)推出了測(cè)試芯片。

Greenwave商業(yè)開(kāi)發(fā)副總裁Martin Croome表示：“如果我們使用ARM架構(gòu)，那么需要獲得架構(gòu)授權(quán)，花掉1500萬(wàn)美元。如果是這樣，那么我們的投資方就是在支持ARM，而不是我們的創(chuàng)新?！?/p>

ARM架構(gòu)授權(quán)支持芯片廠商修改芯片，但同時(shí)必須遵守ARM設(shè)置的許多條件。這是為了確保ARM處理器兼容廣泛的應(yīng)用。

ARM的Ronco表示，1500萬(wàn)美元這個(gè)數(shù)字是不準(zhǔn)確的?！斑@顯然是無(wú)稽之談。我們提供廣泛的產(chǎn)品?！?/p>

另一家全面擁抱RISC-V的創(chuàng)業(yè)公司是Esperanto Technologies。與伯克利教授Dave Patterson一起，該公司的創(chuàng)始人Ditzel是1980年時(shí)最初RISC架構(gòu)學(xué)術(shù)論文的共同作者。Esperanto試圖開(kāi)發(fā)強(qiáng)大而節(jié)能的芯片，瞄準(zhǔn)人工智能應(yīng)用。該公司希望這樣的芯片能集成4000個(gè)RISC-V處理器，展開(kāi)并行計(jì)算。

Esperanto最初的想法是設(shè)計(jì)訂制的指令集，但最終決定使用RISC-V。Ditzel表示，這是因?yàn)镽ISC-V已經(jīng)足夠優(yōu)秀。這樣做意味著Esperanto不必組建龐大的軟件團(tuán)隊(duì)，開(kāi)發(fā)工具去支持訂制的芯片。編譯器和調(diào)試器等底層工具的開(kāi)發(fā)將由基金會(huì)的成員們來(lái)完成。

Ditzel表示：“通過(guò)RISC-V基金會(huì)，感覺(jué)就像是有1000個(gè)人正在為我們工作?！?/p>

Esperanto到目前為止已融資超過(guò)3000萬(wàn)美元，投資方包括西部數(shù)據(jù)等等。

行業(yè)的巨變

在RISC-V發(fā)展的同時(shí)，半導(dǎo)體行業(yè)正在經(jīng)歷一場(chǎng)巨變。設(shè)計(jì)成本的增加和激烈的競(jìng)爭(zhēng)正推動(dòng)芯片設(shè)計(jì)公司的整合。例如博通近期曾試圖收購(gòu)高通，但遭到了美國(guó)政府的直接反對(duì)。

同時(shí)，此前指導(dǎo)市場(chǎng)發(fā)展的摩爾定律已不再適用。RISC-V基金會(huì)的O’Connor表示：“輕松的工作已經(jīng)做完了。”

與此同時(shí)，芯片制造技術(shù)的發(fā)展相對(duì)較慢，科技行業(yè)將重心更多地轉(zhuǎn)向了專(zhuān)業(yè)化芯片。在人工智能和物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域，定制化變得尤為重要。和其他應(yīng)用領(lǐng)域相比，人工智能需要更強(qiáng)大的計(jì)算能力，而物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備則對(duì)芯片功耗有著嚴(yán)格要求。RISC-V的支持者認(rèn)為，這種架構(gòu)帶來(lái)了更好的靈活性，而ARM并不支持這樣的專(zhuān)業(yè)訂制。

RISC的聯(lián)合發(fā)明人Patterson從伯克利退休之后，正兼職在谷歌人工智能團(tuán)隊(duì)工作。他表示：“這些都是激動(dòng)人心的時(shí)刻。計(jì)算機(jī)架構(gòu)的黃金時(shí)代是在80年代。但我也看到，我們正回到當(dāng)年。我們需要看到指令集的創(chuàng)新?！?/p>

ARM的危機(jī)

RISC-V的成功，也就意味著軟銀旗下ARM受到嚴(yán)重影響。ARM正試圖將智能手機(jī)領(lǐng)域的主導(dǎo)地位拓展至其他市場(chǎng)。

盡管ARM在手機(jī)芯片市場(chǎng)的地位看起來(lái)很穩(wěn)固，但了解RISC-V相關(guān)工作的人士認(rèn)為，在新興技術(shù)領(lǐng)域，ARM的業(yè)務(wù)發(fā)展前景并不確定。

不過(guò)，ARM并不同意這種看法。

ARM嵌入式和汽車(chē)業(yè)務(wù)副總裁兼總經(jīng)理John Ronco表示：“開(kāi)源指令集的概念并不新鮮。對(duì)ARM來(lái)說(shuō)，競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)司空見(jiàn)慣。這不是ARM與RISC-V之間的零和游戲。我們正在多個(gè)領(lǐng)域擴(kuò)大市場(chǎng)份額?！?/p>

他同時(shí)指出：“正如我們的預(yù)期，在與客戶(hù)的交流中，RISC-V出現(xiàn)的頻率越來(lái)越高。我并不認(rèn)為已有任何產(chǎn)品開(kāi)始量產(chǎn)。但在某些場(chǎng)景下，我認(rèn)為RISC-V的存在是合理的?！彼貏e提到了學(xué)術(shù)和科研領(lǐng)域。

RISC-V帶來(lái)的威脅令外界開(kāi)始質(zhì)疑軟銀收購(gòu)ARM的交易。

軟銀于2016年以320億美元的價(jià)格收購(gòu)了ARM，這個(gè)價(jià)格較ARM當(dāng)時(shí)的市值有32%的溢價(jià)。事后，甚至軟銀的一名董事也對(duì)這筆交易提出批評(píng)。

軟銀的想法是，ARM可以定位于把握科技發(fā)展的下個(gè)浪潮：人工智能，以及消費(fèi)者日常生活中越來(lái)越多的計(jì)算設(shè)備，即物聯(lián)網(wǎng)。然而，RISC-V給這個(gè)戰(zhàn)略帶來(lái)了威脅。盡管ARM渴望成為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的領(lǐng)先者，但越來(lái)越多物聯(lián)網(wǎng)工程師青睞RISC-V。后者提供了比ARM更好的靈活性，可以用于開(kāi)發(fā)訂制的處理器。

軟銀沒(méi)有就RISC-V的崛起做出回應(yīng)。

在移動(dòng)設(shè)備市場(chǎng)，ARM的地位相當(dāng)穩(wěn)固。該公司的芯片設(shè)計(jì)被廣泛用于Android和iOS平臺(tái)。ARM的收入主要來(lái)自于智能手機(jī)芯片合作伙伴，例如蘋(píng)果、高通和三星。蘋(píng)果和谷歌可能會(huì)認(rèn)為，不值得花時(shí)間將所有移動(dòng)端軟件都移植到RISC-V芯片上。

芯片行業(yè)資深創(chuàng)業(yè)者Dave Ditzel表示：“對(duì)ARM來(lái)說(shuō)短期影響不大，但該公司的整個(gè)商業(yè)模式將受到威脅。RISC-V還需要很多年時(shí)間，才能像ARM一樣成熟。但如果我是ARM，那么就不會(huì)對(duì)現(xiàn)在的情況心滿(mǎn)意足?！彼膭?chuàng)業(yè)公司Esperanto Technologies正在開(kāi)發(fā)一款RISC-V芯片。