“草根”RISC-V的逆袭之路
2018-09-13
集微网消息(文/Aki) 2018年6月底,Arm建立了一个域名为riscv-basics.com的网站,里面的内容主题为“设计系统芯片之前需要考虑的五件事”,从成本、生态系统、碎片化风险、安全性和设计保证上对RISC-V进行攻击。
这一举动不仅没有打击到RISC-V,反而将Arm推到了风口浪尖,让跟多人关注到RISC-V。不得已,7月10日,Arm将riscv-basics.com网站下线。
那么RISC-V到底是什么,为什么会让Arm如此大费周章,倍感压力呢?
RISC-V的起源
RISC-V是第五代精简指令处理器。
据维基百科资料显示,RISC-V 项目2010年始于加州大学伯克利分校,是一个基于已创建的精简指令集(RISC)原则的全新开源指令集架构(ISA)。
与大多数指令集相比,RISC-V指令集可以自由地用于任何目的,允许任何人设计、制造和销售RISC-V芯片和软件。
此后,RISC-V生态系统的发展尤为迅猛,同时也促使更多的成员参与进来,形成了良好的反馈。
目前,在全球范围内,以美国为首在大学教材方面都在采用RISC-V为教材。在全球范围内,RISC-V也被很多国家定义成国家标准指令集,比如印度;在业界也引起了很多关注,比如三星明确表示会使用RISC-V用在相关的产品中。
2016年,RISC-V成立了基金会,初始企业包括Google、西部数据、台湾晶心、联发科、杭州中天、华为等。
随着越来越多的行业巨头加入RISC-V基金会,RISC-V架构的行业认可度快速提升,基于该架构的新兴产品和解决方案开始在市场中不断涌现。
RISC-V的发展趋势让Arm倍感压力,才出了riscv-basics.com网站这一闹剧。
RISC-V的技术特点
RISC-V虽采取开放免费路线,但某些地方不同于其他开放源代码的硅智财专案,例如它有自己的硬件描述语言(HDL),即Chisel(Constructing Hardware In a Scala Embedded Language),从全称可以了解它是以Scala语言为基础所发展成,Chisel也采用开放源代码政策。相对于此一般普遍使用的硬件描述语言多采Verilog,不过有工具可以将Chisel开发出的电路转换成Verilog格式,而后再修改其设计,或与其他电路整合。
简单来说,RISC-V的技术特点是三点:模块化、极简、可扩展。首先它是一个模块化的指令集,配合一些扩展化的指令集来组成。嵌入式领域的应用和服务器领域的应用不一样,这第一个特点是模块化。
第二个特点是极简,因为一些传统的X86和Arm架构的篇幅,传统商业架构非常繁多,并且彼此之间不兼容。因为RISC-V是后发的架构,拥有技术上的后发优势,技术上非常精简。
最后一点是可扩展,传统的ARM指令集是不允许做扩展,但是RISC-V是方便做可扩展的。
由于RISC-V的三大技术特点,吸引到非常多的大公司都在纷纷给它站台,RISC-V基金会每年会进行两到三场RISC-V的研讨会,每一次都会有大公司和知名大学来主办主场。
在产业界和芯片界,主流的大公司都在用RISC-V架构来做产品。
如美国SiFive推出了其E2系列,苏黎世大学的PULP项目推出了Zero-Riscy和Micro-Riscy,国内公司芯来科技推出了国产自主可控的N200系列2级管线超低功耗处理器核。
与此同时IP大厂CEVA也在其蓝牙和WIFI平台中提供了基于RISC-V的MCU的支持,法国Greenwaves则发布了基于PULP的边缘计算应用处理器GAP8。
除了以上企业之外,包括Syntacore、Codasip、ICT、HardenedLinux、ACOINFO、Microsemi、RT Thread、中国科学院信息工程研究所和成都大学在内的企业和科研机构也在会上发表和展示了他们对RISC-V产业链的贡献和工作。
RISC-V的开发生态链
RISC-V开发生态链上分为几类公司:
第一类公司是用RISC-V作为SoC中的控制或处理器模块,或者说是用RISC-V架构开发IP给自己用;
第二类公司是用RISC-V做处理器/MCU芯片,RISC-V是其处理器/MCU芯片的主要部分;
第三类公司是做基于RISC-V的IP并授权给其他公司使用。
第一类公司中,有Nvidia(使用RISC-V指令集做下一代GPU上的周边微控制器Falcon),西数(计划在下一代近存储计算芯片中使用RISC-V核,并宣布预计每年将出货10亿片以上使用RISC-V的芯片)这样的巨头,也有OURS(使用RISC-V和LiDAR集成在一块SoC上)这样的后起之秀。
第二类公司中,有Greenwaves这样采用多核RISC-V做高效率边缘计算MCU的初创公司,而且预计未来会有更多使用RISC-V MCU的初创公司进入市场,因为在MCU这样对于成本非常敏感的市场,RISC-V的开源无授权费相对于Arm是一个重要优势。
第三类公司包括Microsemi,CEVA,Andes等公司,它们都已经发布了基于RISC-V的IP。我们预期在2018年,市场上就能看到许多使用RISC-V的芯片产品,而且在接下来的数年内RISC-V将会在一些细分应用(如低成本32-bit MCU)中占据优势。
RISC-V:中国的巨大机遇
最后,RISC-V对于中国半导体行业来说也是一个巨大的机会。
处理器对于中国来说一直是一块短板,因为处理器需要长期的技术积累,所以虽然这几年中国半导体可以说是突飞猛进,但是之前在处理器领域的落后却不是一朝一夕能追上的。
所以即使到了今天,中国仍然没法拿出一款令人满意的具有完整知识产权的处理器,知识产权仍然主要掌握在Intel,Arm等巨头手里。而随着RISC-V开源处理器的出现,所有人在RISC-V领域都处于同一起跑线上,因此中国公司和科研机构完全有机会利用开源的RISC-V做出具有完整知识产权而且性能处于全球领先地位的处理器,从而令中国半导体行业的版图能填补上处理器的空白。
此外,上海市经济信息委最近发布了《上海市经济信息化委关于开展2018年度第二批上海市软件和集成电路产业发展专项资金(集成电路和电子信息制造领域)项目申报工作的通知》,开始将从事RISC-V相关设计和开发的公司作为扶持对象,这也是国内第一个和 RISC-V 相关的扶持政策,说明上海市政府认可 RISC-V 的先进性、开放性以及逐渐完善的生态。
不过,RISC-V目前为止看似顺利发展,但其实已有若干隐忧显现。
一是RISC-V允许采用者自行延伸扩充定义指令,若各行其是将使软件相容性产生分裂,而使已居落后位置的软件生态系统更难凝聚力量发展。
另外就是新创业者的商业模式转变。此外,过往开放源码软件的发展,除了遭遇社群不活跃的困阻外,后续发展路线的争议,或分道扬镳发展,或仍专注发展但路线逐渐偏离初衷或商业价值等均时有所闻,这些也都可能发生在RISC-V上。