第三极将席卷CPU市场站上RISC

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集微网报道,伴随着阿里、三星、高通、英特尔等全球IT和半导体巨头陆续加入RISE(RISC-V软件生态系统)联盟,除X86架构、ARM架构外的“第三极”RISC-V也越来越被广泛采用和熟知,成为ISA(指令集架构,InstructionSetArchitecture)领域的后起之秀。

RISC-V是一个基于精简指令集原则的开源指令集架构,简单解释为与开源软件运动相对应的一种“开源硬件”。预计到年,全球RISC-V核心的使用率将达到16%。该项目自年启动,为何短短十几年便可迅速普及?中国企业在这一市场进展如何?

乘借行业东风,RISC-V成为行业发展跳板

指令集架构是沟通软件和硬件之间的关键技术。英特尔主导的X86架构、英国ARM公司主导的ARM架构,是当前信息技术体系下最主流、占据绝对市场占有率的指令集架构。X86架构主要用于PC产业,特别是在桌面PC方面没有对手,至少占据90%以上的份额。ARM架构主要用于移动领域,比如在手机SoC领域ARM架构就占据了98%以上的份额,目前其也在向服务器、AI领域渗透。

目前半导体公司大多使用ARM服务,但部分企业认为,ARM通过提高许可费和强制使用其设计来滥用其地位。

此前,ARM将其设计授权给各种芯片制造商,供他们用于制造智能手机、电脑和汽车中的半导体。它收取设计的许可费,然后对每块出货的芯片收取版税。但知情人士表示,ARM希望从年开始,停止根据芯片的价值向芯片制造商收取使用其设计的版税,而是根据终端设备的价值向设备制造商收取费用。联发科、紫光展锐和高通,以及包括小米和OPPO在内的多家中国智能手机制造商,都已获悉定价政策的拟议变更。

而对比ARM商业模式的改变,RISC-V是完全开源的,不需要许可费。另外,RISC-V指令集简单,基础指令集才40多条;RISC-V灵活,能模块化设计,可以针对不同的芯片,进行指令集的组合。相较ARM芯片性能相似的半导体,RISC-V架构下的芯片可以减少大约50%的面积和60%的功耗。得益于此,RISC-V已被评估为ARM公司的最佳替代方案,三星、谷歌、英特尔、高通和其他公司正在推动RISC-V的使用。

Linux基金会最近成立了RISE联盟,支持RISC-V国际基金会(RVI)的全球开放标准活动和成就。这一项目将打造专门针对应用处理器的RISC-V软件生态系统,其中包括软件开发工具、虚拟化支持、语言运行时、Linux发行版集成和系统固件等。RISE管理委员会成员包括晶心科技、谷歌、英特尔、ImaginationTechnologies、联发科、英伟达、高通、红帽、Rivos、三星、SiFive、阿里和Ventana共13家企业/机构。

在近日的欧洲RISC-V峰会期间,RVICEOCalistaRedmond表示,目前基金会会员已经超过了名,年同比增长30%,年同比增长%,当然此前基数较小。

而中国方面,中国工程院院士倪光南曾表示,中国已经有数百家企业加入RVI。已透露的包括阿里巴巴、华为、紫光展锐、中兴通讯、中科院、腾讯等机构与企业。

在笔者看来,中国企业与RVI的关系则是互惠互利,RVI中国成员在RISC-V社区中也做出了巨大的贡献,推动着RISC-V生态的发展。

“逼上梁山”与顺势而为中企发力RISC-V

美国近年来对中国技术管制愈加严苛,还游说其盟友禁止向中国出口先进半导体及制造设备。今年早些时候,美国、日本和荷兰同意阻止向中国公司出售高端光刻设备。近日有外媒消息报道,知情人士称美国计划在7月底更新出口管制规则。

因此,长远来看,如果中国企业使用ARM或者X86架构进行半导体设计,或将面临被限制芯片制造的风险,毕竟ARM属日本软银旗下,而X86则被美国公司主导。但若利用RISC-V开源架构作为开发平台时,则不会受此限制。

受此形势及上文所提ARM商业模式转变等多因素影响,中国企业纷纷发力RISC-V领域。

在企业方面,阿里巴巴和腾讯都在为其云数据中心开发基于RISC-V的CPU,尤其是应用于人工智能方面。阿里此前推出了面向PC的RISC-V芯片,搭载该芯片的ROMA笔记本于今年3月份发布,并已在海外已上市。阿里的RISC-V芯片,目前分为C、E、R三大系列,可以用于不同的领域,比如AI、高性能计划,低功耗应用等等。

去年11月底,赛昉科技(StarFive)发布了面向PC等应用的高性能RISC-V芯片——昉·惊鸿。该芯片采用12nm制程工艺,基于赛昉科技自研的天枢CPU内核,64位超高性能设计,12级流水线,超标量、深度乱序执行,支持最新的指令集,包括位操作扩展、用户级中断、向量扩展V1.0、虚拟化等,可直接与ArmCortex-A76对标。

在“第二届滴水湖中国RISC-V产业论坛”上,除了赛昉科技的昉·惊鸿,还有10款基于RISC-V架构的优秀国产芯片亮相。包括嘉楠科技的端侧RISC-VAIoT芯片K,定位AIoT端侧AI平台芯片,面向大部分RISC-V+AI的端侧场景;酷芯微电子的M-7GHz全频段无线SoCAR,该芯片基于平头哥半导体的玄铁ERISC-VCPUIP进行开发;昇生微电子SS26L1X系列面向多节电池移动设备场景的通用MCU等,将被广泛应用于汽车、消费电子等广泛领域。

在国家机构层面,年,在中国科学院支持下,由中国科学院计算技术研究所牵头发起“香山”高性能开源RISC-V处理器项目,该项目也在不断取得重大进展。“香山”于年6月启动工程优化,同年9月研制完毕,计划今年流片,性能超过年ARM发布的Cortex-A76,主频2GHz

14nm,SPEC得分为20分。

不止国内企业及机构在对RISC-V


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