在CPU領域被視為三分天下有其一的RISC-V架構，正沿著“農村包圍城市”的AIoT路綫一路攻城略地。這樣的發展速度，無論是對於X86還是Arm，都是當年從未有過的光景，近來業界一係列事件所釋放的信號又體現齣RISC-V嚮高端衝鋒的勢頭。
RISC-V如何迎來自己的星辰大海？進軍高端能否成功？對決X86和Arm贏點在哪？集微網采訪行業人士，分析RISC-V挺進高端背後的邏輯、機遇與挑戰。
雄心之下，RISC-V不願隻做配角。
急速擴張
不得不說，RISC-V開源模式改變瞭傳統的封閉性X86和授權模式的Arm模式，為半導體業帶來經營模式和架構創新的新機會。由於RISC-V的指令集小巧精悍，諸多企業將AIoT市場視為RISC-V的著力方嚮，以定製化來開疆拓土。
經過多年的“澆灌”，RISC-V這顆種子可說已在AIoT領域打開局麵，發展的速度已遠超過經x86/Arm當年的擴張速度，並催生瞭一場硬件生態的變革。
行業人士總結瞭三條RISC-V作為指令集的成功標誌：最新工藝的 SoC 量産、有軟件支持的裏程碑、支持殺手級應用或核心市場25%的份額，任意一個達標便是成功。指令集的發展，是“長坡滾雪球”，要有核心，即保持演進，與時俱進。當然還要這個“坡”夠長夠大，纔有後期的如雪山壓頂之勢，拿到容量夠大的核心市場。
一些具象的數字或可見其如虹氣勢：不僅於2015年成立的RISC-V基金會吸引瞭大量廠商加盟，包括高通、英偉達、NXP、三星、Microsemi、美光、華為海思、聯發科、榖歌、IBM、西數等，而且 2021年基金會公司成員數量與創建之時的36傢企業相比已增長瞭50多倍。
僅以國內RISC-V領域影響力和市場占有率最大的玄鐵RISC-V係列處理器IP為例，平頭哥生態負責人、高級總監楊靜介紹， 目前已覆蓋從低功耗到高性能的各類場景，支持AliOS、FreeRTOS、RT-Thread、Linux、Android等操作係統，並已成功應用於MCU、工業控製、智能傢電、智能電網、汽車電子等領域，在百餘款芯片中得到瞭應用，並以每年50%的授權數增長。
從市場的量級來看，截至2021年12月，全球産齣的RISC-V核纍計超過20億顆，近100款不同門類及型號的RISC-V芯片得到瞭廣泛應用。RISC-V在其誕生第11年創下的數據遠超x86、Arm等“同儕”齣現後的同期數據。據Semico Research的預測， 預計到2025年，采用RISC-V架構的芯片數量將增至624億顆。
而聚焦於RISC-V本身的技術發展、軟硬件融閤、係統軟件豐富、生態繁榮等層麵，也依然是當下與未來RISC-V陣營的發展重點。
高端勢起
雖然看上去是可喜的進階，但索繞於RISC-V陣營的質疑也一直不斷，首當其衝的是將陣綫集結於AIoT或非長久之計，需要有更高的野望來展現RISC-V的能力上限。
“ 無論是IoT芯片或MCU等設計，其實壁壘不高，而且Arm陣營很容易進行降維打擊，如前兩年Arm推行M0、M3架構免費或降價等舉措，因這一部分營收對Arm來說無關痛癢，隻要覺得有必要，隨時可以再發起新一輪攻擊。 ”RISC-V行業資深人士肖勁（化名）指齣，“ RISC-V應嚮高端進軍並占據一席之地，纔能有望擴大戰果鎖定勝局。 ”
提及高端，要從四個維度來定義。肖勁錶示， 一是IP層麵，至少可對標Arm Cortex-A55及以上等級的，目前市場上的RISC-V CPU IP性能大多處於對標Arm的M係列、R係列及入門級的A係列範圍。二是軟件，至少能支撐OS或Linux或相應的應用程序；三是應用層麵，應在服務器、PC、5G及邊緣網絡、存儲、自動駕駛等領域斬獲市場；四是工藝應在28nm及以下。
如果從傳統的楚河漢界來劃分，Arm在移動設備市場稱雄，x86則在服務器和PC市場稱霸，但目前Arm陣營全力嚮服務器和PC市場發起衝鋒，著力破解生態的壁壘，格局也在悄然生變。
對此肖勁認為， 對於RISC-V來說，一方麵由於國際環境的復雜性和不確定性，包括CPU在內的芯片行業競爭已超越單純的商業競爭。考慮到x86、Arm架構所蘊含的風險，RISC-V或在中國迎來更快的發展。盡管目前RISC-V在技術和生態層麵與x86、Arm差距較大，但長期來看，將成為架構主流。另一方麵，拓展高端應用領域如數據中心等，Arm不可能采取類似IoT的策略，因這對其營收影響巨大。
要關注的是，英特爾近日不僅宣稱開放x86，更高調加入RISC-V陣營。肖勁分析， Arm架構陣營廠商很難轉去英特爾代工，畢竟期間有長時間的對決，而且台積電等廠商已在針對Arm做瞭大量和長期Physical的Library以及庫的優化，已做得相當齣色，而英特爾相對還較欠缺。此舉應是想拉攏基於RISC-V開發芯片的廠商，促進其未來的代工業務發展。當然，此舉也會進一步促進國內企業加大RISC-V的開發與應用。
楊靜則更謹慎認為，有更多的公司加入RISC-V陣營，充分說明瞭RISC-V架構的發展潛力，這對於繁榮RISC-V産業生態大有裨益。 但英特爾IFS能否具備對RISC-V核的優質支持，是否能達到極緻功耗、性能、麵積（PPA），牽引市場生産齣更低成本的RISC-V芯片，仍需時間來考量。
變局鋪路
近年來行業中發生的一係列“大事件”似乎正在為RISC-V嚮高端進階按下快進鍵。
無論是去年MIPS公司宣稱放棄自研架構而押注RISC-V；英特爾宣布開放基於7nm的SiFive IP代工業務；作為市場為數不多經大規模驗證的高性能RISC-V處理器IP，平頭哥開源瞭包括玄鐵C910在內的4款RISC-V IP，以及基於玄鐵的多操作係統全棧軟件及工具；Imagination推齣瞭RISC-V CPU IP ——Catapult 係列為異構計算鋪路；還是今年初英特爾宣布加入RISC-V國際基金會並“直升”高級會員，將基於其代工服務平台加強RISC-V的生態建設和商用進程；國內StarFive 近日重磅發布64位高端芯片VIC7100主攻視覺和圖像處理，並發布單闆計算機開源硬件Beagle（星光），下半年計劃麵嚮PC領域投産基於12nm的CPU；君正、全誌、聯發科等設計廠商也在全力主攻高端RISC-V芯片開發。
特彆是在玄鐵C910開源之後，無疑進一步助推瞭開發者實現開源EDA協同，創新硬件架構，豐富軟件應用生態。而隨著RISC-V架構在國內市場上逐步獲得更多認可，楊靜提到， 平頭哥計劃推齣新的玄鐵RISC-V處理器IP，針對市場上尚未較好滿足的需求提齣解決方案，視覺、AI等領域的痛點有望解決。平頭哥也在推進RISC-V高性能芯片的研發，相信它會成為RISC-V領域的又一個裏程碑。
這一係列變局背後或直指兩大核心動因： 看好RISC-V，發力高端。畢竟，RISC-V要與x86、Arm真正三分天下，不在高端領域突破將永遠隻能是配角。
以高端的四個維度來衡量，顯然RISC-V進軍高端領域還有大量的工作要做，畢竟RISC-V的發展必須通過IP—先驅芯片—開發闆—生態發展—大量芯片的過程。而隨著StarFive、全誌等高端芯片的陸續“上市”，RISC-V高端芯片的元年也將隨之開啓。
肖勁提及， 在IP層麵，目前國內可能隻有SiFive、平頭哥玄鐵等少數幾傢可提供，雖然芯片和應用層麵已經在逐步推進，但真正要嚮“高地”發起衝鋒，RISC-V在工具鏈、生態層麵要做的功課遠超Arm。
“ 基於RISC-V的核和芯片還是不夠豐富，無法滿足市場的多層次需求；軟硬件融閤深度不夠，特彆是軟件開發工具鏈仍有很大提升空間；軟件生態也難言健全等等。 ” 楊靜也直指問題的核心。
這亦是RISC-V作為後來者避無可避的現狀，x86、Arm架構在數十年的積澱之後，在各自優勢領域的布局已相當成熟，且難度大、門檻高，RISC-V要在移動CPU和高性能CPU市場和Arm、x86競爭，無異於“虎口奪食”，還有很長的路要走。
生態化反
首當其衝的是，生態可謂RISC-V陣營嚮高端挺進不得不力補的“必修課”。
肖勁指齣：“ RISC-V在高端領域的生態差距仍然巨大。從軟件生態來講，基礎的操作係統等還需要匹配，因操作係統對於指令集能否成功起著關鍵作用。接著是內部各種各樣的庫要去優化，更進一步是PC或者服務器有一些專門的應用程序要做移植等等，這都要花很長的時間去做適配。”
“ 國內生態中的軟件公司，比較著眼於未來可期的前景纔會大力投入與支持，如歐拉、DateOS、新麒麟、Linux等。之前RISC-V因為沒有高端的硬件載體，因而軟件生態難以發展。而某些RISC-V入門級的高端芯片麵世之後，雖然與最終PC要求有些差距，但基本上已經可以夠上做一些入門級的工作如移植工作等，而優化工作則要等未來有適當性能的芯片纔能推進。 ”肖勁進一步解釋說。
而目前的推進工作也在步步為營。肖勁樂觀介紹， 這些工作已在部署推進中，如在服務器領域所需的網絡卸載加速、Library、SPDK存儲等等，在這一情況下軟件和硬件將同步嚮前。一些軟件或生態廠商會等到芯片發展到一定階段再投入，但還有一些軟件廠商會先行拿入門級芯片來適配，以便後續能夠更快移植。
在這方麵平頭哥已胸有丘壑。楊靜詳細說，今年在技術研發側，平頭哥將持續完善已開源的玄鐵RISC-V處理器、係列工具及係統軟件，方便更多公司能快速研發齣符閤需求的RISC-V芯片，持續降低芯片設計的門檻，節約時間和成本。
誠然，圍繞著不同的軟件係生態，單打獨鬥是難以持久的。肖勁認為， 需聯閤IP廠商、設計廠商和科研院所以及産業聯盟閤力，開發通用的庫來支撐，而這是一項長期的工作。
集微谘詢總經理韓曉敏也判斷，在IoT領域RISC-V還要進一步夯實，纔能在高端如服務器端領域有所突破，因高端應用各方麵的要求會更高，尤其是生態層麵，在這一方麵RISC-V還有較長的一段路要走。
“RISC-V具備成為高端性能架構的潛能，但RISC-V架構仍處於高速發展的初期，RISC-V生態建設成為關鍵之一。技術、産品、軟硬件協同創新，有更多公司、機構的參與，纔能把創新成本降得更低，RISC-V架構纔能完善，從而走得更遠。” 楊靜也進一步談到，“平頭哥也將加大RISC-V生態建設力度。玄鐵係列處理器已得到市場的有效驗證，我們會聯閤閤作夥伴一起打造樣闆，讓業界看到RISC-V架構真正的價值和潛力；同時也會為加入RISC-V陣營的閤作夥伴提供全麵的服務支持，幫助他們更好地開發設計芯片，持續推動更多的廠商認可RISC-V並逐步采用這一架構，共同繁榮RISC-V生態。”
畢竟，Arm CPU進軍x86固有優勢領域PC和服務器也有十多年瞭，最近幾年纔呈現齣破局之勢。
北京半導體行業協會副秘書長硃晶藉此道齣瞭自己的觀點， 一個新的硬件架構或者技術路綫，都需要有好的上層開發環境和生態，以及大企業的支持和幫助迭代升級，尤其是開源技術。Linux的好示範說明瞭即使是對成本不敏感、而追求高可靠性高穩定性的服務器市場也是歡迎開源的。但Linux在服務器端製勝的關鍵因素是Java的極度友好和IBM的強力扶持，目前還沒看到RISC-V具備這兩大幫手。
看來RISC-V在高端“起勢”仍需要長時間的錘煉。業界有一個著名的言論：“ 預測未來最好的方法，就是把它創造齣來 ”。是的，RISC-V的高端之路亦唯是如此。因為知名機構的預測已然“激進”：投資機構ARK Invest預測，到2030年Arm和RISC-V可能成為新的處理器標準，在雲業務領域取代英特爾x86架構，Arm+RISC-V的組閤將占據服務器市場份額的71％。（校對|李延）
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