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PC時代成就了x86，移動互聯(lián)網(wǎng)時代ARM是絕對的主流，即將到來的IoT時代，哪種指令集架構(gòu)會成功？不少人看好RISC-V。

隨著RISC-V在全球范圍內(nèi)，特別是在中國關(guān)注度的提升，ARM顯然感受到了壓力，并公開質(zhì)疑RISC-V面臨的成本、生態(tài)系統(tǒng)、碎片化、安全性、設(shè)計保證方面的問題。

讓ARM真正感受到壓力的，既不是開源也不是性能，而是靈活性？

RISC-V基金會成員

RISC-V的中國熱潮

RISC-V是一個精簡指令集架構(gòu)（ISA），源自加州大學(xué)伯克利分校2010年的一個新項目，其架構(gòu)簡單、完全開源，且可通過擴展指令做定制化。推出幾年后受到了全球范圍內(nèi)巨頭們的支持，英偉達、西部數(shù)據(jù)、谷歌、高通、微軟、華為、阿里巴巴等都加入了RISC-V基金會。并且，在印度政府的大力資助下，RISC-V還成為了印度的國家指令集。

國內(nèi)RISC-V指令集更是受到關(guān)注，特別是去年的中興事件引發(fā)了全民對中國芯的關(guān)注。“中國RISC-V產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”和“中國開放指令生態(tài)系統(tǒng)(RISC-V)聯(lián)盟”也在去年相繼成立，上海市經(jīng)濟信息委發(fā)布的《上海市經(jīng)濟信息化委關(guān)于開展2018年度第二批上海市軟件和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項資金（集成電路和電子信息制造領(lǐng)域）項目申報工作的通知》中包含了基于RISC-V指令集架構(gòu)的處理器芯片方向，可以被視為國內(nèi)支持RISC-V的相關(guān)政策。

除了聯(lián)盟和政策，國內(nèi)的企業(yè)也在推動RISC-V的發(fā)展，中天微去年9月發(fā)布了支持物聯(lián)網(wǎng)安全的RISC-V處理器，同月，華米也發(fā)布了RISC-V開源指令集可穿戴處理器。

此時，非營利性組織RISC-V基金會希望進一步加速RISC-V生態(tài)系統(tǒng)在中國的發(fā)展，為此成立了中國顧問委員會，并任命半導(dǎo)體資深人士方之熙博士擔任主席，帶領(lǐng)委員會在中國推廣RISC-V的應(yīng)用，對RISC-V基金會的教育與應(yīng)用推廣戰(zhàn)略提供指導(dǎo)性意見，同時作為RISC-V基金會和中國政府之間的橋梁。

RISC-V的熱潮仍在持續(xù)，2019年5月6日，RISC-V基金會開啟了為期11天，跨越5個城市的RISC-V中國路演，在開幕站深圳，阿里巴巴集團平頭哥半導(dǎo)體、芯來科技、晶心科技、UltraSoC、GreenWaves、SiFive等國內(nèi)外的公司分享了他們在RISC-V方面的進展以及對RISC-V發(fā)展的見解。

RISC-V能讓中國芯能避開走不通的兩條路

方之熙在半導(dǎo)體領(lǐng)域有30余年的豐富經(jīng)驗，擁有近40項全球?qū)＠?，曾任英特爾副總裁，并擔任了英特爾中國研究院院長。

對于中國的RISC-V熱潮，方之熙接受專訪時表示：“RISC-V在中國受關(guān)注有許多原因，但最主要的原因還是中興通訊事件之后，從民眾到產(chǎn)業(yè)界都意識到芯片是一個非常重要的產(chǎn)業(yè)，中國必須有一套自主可控的芯片。”

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RISC-V基金會中國顧問委員會主席方之熙博士

“但有兩條路被證明是走不通的，一條就是關(guān)起門來自己做一套東西，比較典型的就是龍芯。因為芯片還是一個商品，性能再高，沒人用就無法體現(xiàn)出價值，所以必須有相應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)發(fā)揮價值。第二條路就是跟在別人后面，國內(nèi)有許多公司做x86、ARM、IBM Power的芯片，在某些特殊領(lǐng)域，用這些指令集架構(gòu)確實可以做一些事情，但是因為受到ISA所屬公司知識產(chǎn)權(quán)（IP）的控制，很難取得成功。”方之熙進一步指出。

RISC-V這個全球開放的架構(gòu)沒有知識產(chǎn)權(quán)的限制，對中國而言是一個很好的機會。方之熙表示， RISC-V既不是關(guān)起門來自己做，也不是跟在別人后面，提供了很好的機會，希望中國能夠抓出這個機會，開發(fā)出自己的CPU或者MPU（微處理器）。

不過，生態(tài)的建設(shè)對于一個指令集的成功至關(guān)重要，因為在芯片行業(yè)里，在構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)時，一開始就有軟件支持架構(gòu)，之后的形態(tài)就很難改變。RISC-V生態(tài)的建設(shè)剛剛起步，其中涉及到很多軟件，特別是系統(tǒng)軟件，但系統(tǒng)軟件本身不賺錢，RISC-V又是開源，因此美國RISC-V基金會董事會提了很多建議，希望美國的大公司或政府能出資。

“系統(tǒng)軟件很難由一家公司來做，因為這是為所有的RISC-V公司服務(wù)，目前美國方面還沒有熱烈的響應(yīng)。我認為如果中國能有一些項目或者資金的投入，對于增強中國在RISC-V領(lǐng)域的發(fā)言權(quán)，以及研發(fā)中國的CPU，都是很好的機會。”方之熙表示。

靈活性才是RISC-V競爭力

從構(gòu)建中國自主可控的芯片的角度看，開源開放的RISC-V確實是一個不錯的選擇。那么從技術(shù)角度看，RISC-V的競爭力是價格、性能還是功耗？

方之熙認為是靈活性。RISC-V是免費開源的指令集，包含基本指令集、可選擇指令集、用戶指令和特權(quán)指令。基本指令集是任何使用RISC-V的公司或個人都必須實現(xiàn)的，操作系統(tǒng)和軟件也建立在這個基本指令集上。

可選指令集讓使用者可以選擇支持或者不支持，用戶和特權(quán)指令集則可以根據(jù)應(yīng)用場景需求增加。

RISC-V的優(yōu)勢

可擴展指令集可能帶來碎片化問題，這也是ARM對RISC-V提出的質(zhì)疑之一。對此，方之熙表示：“開源的硬件和軟件確實要關(guān)注碎片化的問題，對于RISC-V，由于基本指令集是必須實現(xiàn)的，系統(tǒng)軟件也局限在基本指令集上，因此通過必須實現(xiàn)的基本指令集和系統(tǒng)軟件的方法避免碎片化。”

他進一步表示，正是因為RISC-V提供了可拓展指令集，也讓RISC-V具備了靈活性，這一點非常重要。

x86和ARM的處理器都很好，但是某一家公司希望英特爾為x86處理器增加某些特性的時候，英特爾幾乎不可能這樣做，即便增加了特定的功能，價格也將隨之上漲。

ARM作為通用的設(shè)計非常好，但許多MCU的公司都用相同的內(nèi)核，差距更多的是在I/O上，同質(zhì)化很嚴重，最終就成了價格的比拼。

還有不少人可能期待RISC-V的免授權(quán)費帶來的價格優(yōu)勢，方之熙認為這并不會成為RISC-V優(yōu)勢，RISC-V會將低端的設(shè)計完全開源免費，ARM也能夠把簡單的設(shè)計開源免費供大家使用，想要使用RISC-V的公司還是應(yīng)該關(guān)注RISC-V可以根據(jù)應(yīng)用場景實現(xiàn)的差異化。

性能和功耗方面，由于沒有x86或ARM指令集背負的兼容性的包袱，從這個角度看RISC-V指令集對提升功耗和性能有很大的好處。

但方之熙強調(diào)：“指令集與性能和功耗的關(guān)系不是太大，最主要的還是設(shè)計功力，一個團隊如果設(shè)計過幾個芯片后就會有比較強的功力，同樣的指令集架構(gòu)他們就能設(shè)計出功耗和性能更好的處理器。”

RISC-V的靈活性在AI中同樣可以發(fā)揮作用。方之熙表示，AI中的信息安全更加重要，RISC-V的方案比較靈活，更容易實現(xiàn)安全的性能。

RISC-V的靈活性將在四大領(lǐng)域展現(xiàn)優(yōu)勢

既然靈活性是RISC-V最重要的特性，那這種靈活性在哪些領(lǐng)域能體現(xiàn)出來？

方之熙認為IoT市場本身也面臨碎片化的問題，開發(fā)者可以開發(fā)RISC-V的用戶指令集，滿足從低功耗的可穿戴設(shè)備到普通家電再到工控市場等的芯片。

第二個市場是專用芯片，比如西部數(shù)據(jù)以及Nvidia開發(fā)專用的RISC-V控制器，他們可以加入新的指令，不僅能降低功耗和提高性能，還能夠設(shè)計不同的安全機制和安全算法。在國內(nèi)，高鐵、電網(wǎng)等細分市場對專用芯片也有很強的需求，還能夠滿足自主可控的要求。

第三個市場是數(shù)據(jù)中心市場，亞馬遜、谷歌、Facebook都有自己的數(shù)據(jù)中心，但現(xiàn)在的數(shù)據(jù)中心處理器的功耗是非常大的問題，由于這些公司在軟件上不依賴于其他公司，因此他們可以根據(jù)自己的需求以及商業(yè)模式設(shè)計適合自己的RISC-V處理器。特別是在AI時代，不同的深度學(xué)習(xí)算法對于硬件架構(gòu)的要求差距很大，這時候靈活的RISC-V處理器能夠更好地滿足要求。

第四個市場是邊緣計算市場，這個市場目前正在快速發(fā)展，但被業(yè)界廣泛地看好。在邊緣計算市場，同樣有非常多的應(yīng)用場景，比如智能家庭、智能交通、智能樓宇、智能工業(yè)，這些應(yīng)用對芯片的性能、功耗、安全性都有不同的要求，RISC-V的靈活性可以很好的發(fā)揮作用。

值得注意的是，目前RISC-V的標準指令集里還沒有安全指令，但可以用國際通用的方法比如TrustZone去實現(xiàn)安全機制。但ARM的經(jīng)驗告訴我們，這樣統(tǒng)一的方法很容易被黑客發(fā)現(xiàn)問題。

因此RISC-V基金會進行了許多討論，發(fā)現(xiàn)信息安全在不同的領(lǐng)域和不同的國家很難有統(tǒng)一的方法，因此信息安全委員會目前更傾向于不在RISC-V中加入統(tǒng)一的安全指令，而是讓不同的領(lǐng)域和地區(qū)自己確定安全指令。當然，這些安全指令相互不重疊。

方之熙表示：“真正理解RISC-V的優(yōu)點，利用好RISC-V的靈活性優(yōu)勢，能夠根據(jù)應(yīng)用的需求設(shè)計出差異化且合適的RISC-V芯片滿足市場需求，它一定比ARM好。”

使用RISC-V需要拋棄短平快的想法

據(jù)雷鋒網(wǎng)了解，今年1月份國內(nèi)大概有60多家公司想使用RISC-V，但其中想設(shè)計RISC-V CPU的公司不到三分之一。

因此，方之熙也特別指出，RISC-V雖然是開源的，但不是像Linux和Android一樣拿來就可以用，RISC-V是一個指令集架構(gòu)，想要使用它還要做很多設(shè)計工作，這些工作不僅必要而且辛苦，甚至比ARM的設(shè)計還要難一些。

“想要做RISC-V的公司一定要拋棄短平快的想法，因為芯片和互聯(lián)網(wǎng)不一樣，不是更早把芯片推向市場就能占有市場。性能、可靠性、安全性更強，但推出時間晚一些同樣能占領(lǐng)市場，關(guān)鍵還是要沉下心認真研究應(yīng)用的需求，讓RISC-V芯片適應(yīng)這個市場，讓客戶愿意用。”方之熙進一步表示。

RISC-V基金會成員數(shù)量

另外，RISC-V在全球范圍內(nèi)有超過235個成員，加入基金會的中國公司只有二十多個。方之熙對此表示，希望鼓勵和看到更多中國公司加入RISC-V基金會。

他表示，加入RISC-V基金會每年的會費只要5000美金，對于一家公司而言這并不算很多的費用。但加入基金會有很多好處，不僅能夠參加委員會的各種活動，能夠與來自不同背景不同公司的人討論各種提案，也能夠加深對RISC-V的理解。

并且，RISC-V基金會非常民主，在討論新的指令和標準時，如果中國公司不參與其中，如果有建議自然就不會被采納。

小結(jié)

RISC-V作為新的開源指令集架構(gòu)引發(fā)了全球的關(guān)注，去年ARM建立網(wǎng)站對RISC-V行為表明了ARM對于這個新架構(gòu)的擔心。

在采訪方之熙博士的過程中，他一直強調(diào)RISC-V靈活性的優(yōu)點。這從很大程度上證明了讓ARM真正感到焦慮的，是RISC-V的靈活性，這種靈活性能夠更好地滿足未來市場的需求。

基于RISC-V的靈活性，它能夠在IoT、專用芯片、數(shù)據(jù)中心、邊緣計算市場發(fā)揮出性能、功耗、安全性的優(yōu)勢。

當然，我們也要看到RISC-V確實存在的問題，比如碎片化的風險，以及生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)還處于非常早期的階段，想要設(shè)計相對復(fù)雜的RISC-V芯片仍然需要工具鏈的支持。

不過，一個指令集的成功涉及到許多因素，因此RISC-V能否成功我們拭目以待。至于中國芯能否抓住RISC-V的機會實現(xiàn)自主可控的一套芯片，我們保持樂觀。