市場收入連年翻番近10億美元，RISC-V高級玩家都有誰？
2021-12-17 16:10:19??????點擊：
知名咨詢機構德勤(Deloitte Global)日前發文預測稱，RISC-V指令集市場規模將在2022年比2021年翻一番，并且隨著潛在市場的繼續擴大，到2023年將再次翻一番，達到近8億美元，高于2021年的近4億美元，預計到2024年，這一數字將接近10億美元。
2010年，RISC-V項目創始人David Patterson、Andrew Waterman、Yunsup Lee和Krste Asanovic開始思考，既然在互聯網、操作系統、數據庫、編譯器、圖像等行業都有開放的標準、免費及開放的實現方式和私有化的實現方式，那么有沒有可能在處理器IC領域也打造一個真正開源的、免許可、免授權費用指令集架構？未來，能否用模塊化IC或者是用軟件定義硬件的理念，輔之以社區的方式，去設計和維護相關標準？在這一背景下，RISC-V項目應運而生。
經過十余年的發展，RISC-V指令集從技術層面來講其實已經比較成熟了，相比X86和Arm這樣的專有指令集體系結構(ISA)，它沒有歷史包袱，是一個非常精簡漂亮的系統架構。尤其是其具備的開放屬性，是封閉、獨家指令集的最好替代品。
簡單來說，RISC-V指令集基本分為四類：以開源ISA為代表的核心指令集、ISA中的可選擇指令集、用戶指令和系統指令，支持包括圖形引擎、機器學習和人工智能、網絡、存儲、安全性、嵌入式和通用型處理器在內的多種應用程序。隨著RISC-V生態系統的不斷擴大，其開發工具、FGPA軟核、IP和設計服務也會不斷增多，還將支持更多操作系統。
但坦率的說，開源硬件以前一直沒有成過氣候，留給人們的印象總是，“這家公司一定要到快不行的時候，沒辦法，不得不開源。”再加上它們往往背著沉重的歷史包袱，所以對CPU設計者來說缺乏吸引力。
但RISC-V顯然不是這樣，它就是為開源而生的，甚至有不少業內人士指出，RISC-V生態系統將有望為未來50年的計算設計和創新發展鋪平道路。尤其是伴隨著人工智能和深度學習的普及，物聯網系統的設計已經遠不是“無線連接+通信芯片+Arm處理器”這么簡單，它將更加智能、靈活，這很符合RISC-V的設計初衷。
而且對廣大中小型公司來說，開源免費的RISC-V指令集可以為公司節省數百萬美元的許可費用，這對于處于早期階段的公司尤其重要；其次，RISC-V已經得到了產業鏈上下游各環節的大力支持，設計的復雜度和工作量相比之前大幅減少，提高了效率，加速了產品上市時間；最后，作為一個開源指令集，RISC-V 也不受出口限制的影響，這使得那些受到限制影響或害怕受到這些限制影響的公司對其產生了濃厚的興趣，尤其是在中國。
不過，盡管RISC-V具備穩定、簡單、模塊化、簡化設計、為可擴展性/專門化設計五大優勢，非常適合針對特定應用領域做優化的處理器架構(DSA，Domain Specific Architecture)并形成核心技術，也符合未來垂直領域的芯片定制化趨勢。但芯片定制也存在幾個方面的挑戰，例如是否有足夠的IP資源和SoC平臺、團隊分工與協作、從芯片設計到驗證所花費的時間、以及各種成本等。
RISC-V指令集目前對于手機、PC和刀片式服務器市場來說還是遠遠不夠成熟的，它更適合碎片化市場。但這會同時引發另一個話題的討論，即作為指令集開源，在大幅降低準入門檻的同時，是否很容易造成碎片化和分裂？
所幸到目前為止，很嚴重的碎片化問題還沒有發生，但隨著產業和技術的進一步發展，這種可能性是不能被排除的。因此，對整個RISC-V生態系統的參與者來說，既要盡可能的讓RISC-V順利、靈活的發展，同時還要防止碎片化，這個“度”的掌握并不是很容易。
那么，誰最在乎RISC-V？
德勤方面給出的答案只有一句話：因利益相關者而異。
首先，是中國芯片產業。
該報告指出，由于最近美國的制裁，中國制造商已經失去或害怕失去使用x86或Arm ISA的權限。而RISC-V的出現，則有可能幫助他們繞過這種限制，減少對芯片進口的依賴。數據顯示，截止到2020年5月8日，RISC-V基金會共有成員193家，其中有33家來自中國，占比17%。而RISC-V International首席執行官Calista Redmond 此前在接受VentureBeat采訪時表示，該集團現在有2,4278名成員，比年初增長了 130%，還有292家公司，2021年增長了27.5%。
其次，是初創公司。
德勤預測，2020年至2022年，風投資金將向各種芯片初創公司投資約220億美元。從這個角度來說，這比2005-2016年這11年間的總投資額210億美元還要多。如前文所述，開源免費的RISC-V指令集可以為公司節省數百萬美元的許可費用，這對初創公司而言頗具吸引力。根據2020年的一項研究，在超過23%的初創公司的專用ASIC芯片和FPGA芯片中，都至少包含一顆RISC-V處理器。
第三，物聯網、汽車和人工智能市場最關心。
物聯網屬于高度碎片化的市場，但它對軟硬件生態系統的要求不像手機、PC和服務器芯片那么高，一些中小型公司完全可以從實際應用出發向RISC-V指令集中添加新的指令。以智能音箱、智能家居產品為例，這一類應用更強調“邊緣計算”能力，對靈活性要求高，遇到市場和技術變化要求能夠及時做出調整。
而在汽車市場，德勤的數據顯示，僅在2020年，就有高達400萬顆基于RISC-V架構的芯片被用于汽車市場，預計到2022年，這一數字將增加到1.5億，2025年更將增加到29億個。例如今年4月，瑞薩電子就和SiFive達成合作，將共同開發面向汽車應用的下一代高端RISC-V解決方案。
此外，許多新的AI芯片設計似乎都在使用RISC-V，原因在于目前人工智能芯片遇到的挑戰包括精度、內存帶寬、功耗以及可擴展性等許多方面，傳統的CPU/GPU由于缺乏彈性，可能都無法很好的進行定制化設計。但對于RISC-V是否用于數據中心，業界仍存在不同看法，比如有人認為RISC-V比較適用于數據中心的加速和深度學習，更強調對應用場景的定制化設計。
12月2日，RISC-V國際基金會宣布其成員批準了15項新規范，包含了RISC-V指令集架構下的40多個擴展，其中重點強調的就是向量處理、標量加密和Hypervisor三條規范。RISC-V國際基金會表示，這些規范為AI、機器學習、IoT、汽車和數據中心等市場創建了新的機遇。
最后，PC芯片制造商和晶圓代工廠可能并不是太關心。
個人電腦市場在短期內不太可能大規模轉向RISC-V。RISC-V是一個開源架構，目前在上面運行的只是GCC、Linux等基本軟件，缺少系統級軟件的支持，盡管RISC-V基金會董事會成員和會員公司也都意識到了這一點，但要支持更多的系統軟件，離不開各國政府和企業的資金支持。
ISA對晶圓代工廠來說并不重要，但也許，RISC-V會憑借更低的成本和更大的靈活性，導致芯片設計出現爆炸式增長，為代工廠帶來潛在繁榮。
科技巨頭角逐“新藍海”？生態系統建設方興未艾
讓我們先一起看看最近兩三個月里，主要RISC-V玩家的一些最新進展：
海思
近日，華為海思公布了一款全新的高清電視芯片Hi373V110，這是一款支持全球各種制式的模擬電視（ATV）主處理芯片，內置海思全自研RISC-V架構的CPU。公開信息顯示，這是華為海思首款商用級別的RISC-V架構CPU。
據官網介紹，Hi373V110采用LiteOS操作系統，支持NTSC/PAL/SECAM制式解調，支持USB播放，支持主流的視頻格式包括MPGE2,H.264,H.265,RMVB等，支持主流音頻解碼及音效處理，以及海思自研的SWS音效處理，支持CVBS/ YPbPr /VGA/HDMI 1.4 輸入，內置Memory，支持LVDS和miniLVDS接口，支持主流的Tconless 屏。
中科院
12月6日，中科院計算所研究員包云崗攜高性能RISC-V開源處理器“香山”亮相舊金山RISC-V峰會。目前，基于28nm工藝的“香山”第一代內核“雁棲湖”已經在7月15日流片，第二代核心“Nanhu”目標是14nm 2GHz。包云崗稱，這套RISC-V架構處理器預計每隔6個月就會迭代一次。
SiFive
同樣在RISC-V Summit 2021大會上，賽昉科技(SiFive)重磅宣布自主研發的目前全球性能最高的RISC-V CPU Core IP“昉·天樞”正式交付客戶。同時，“昉·星光”（VisionFive）單板計算機正式開始發售。
作為一款基于RISC-V指令集架構設計的64位超高性能內核，昉·天樞在微架構設計上采用了超標量、深度亂序執行等設計要素，同時還針對性能和頻率做了深度的優化，并提供了至今最完整的指令集，眾多來自于數據中心、PC、移動設備、高性能網絡通訊、機器學習等高端應用領域的客戶表達了與賽昉展開深度合作的意愿。
Imagination
Imagination全新的RISC-V 架構處理器Catapult系列也十分引人關注。首發包括四款不同的產品：動態微控制器、實時嵌入式CPU、高性能應用處理器CPU和支持汽車功能安全的CPU。其中，微控制器已開始出貨，主要用于SoC芯片中的GPU模塊；實時嵌入式CPU也已上市；高性能應用處理器CPU和汽車CPU計劃于2022年起開始陸續上市。
平頭哥
10月13日，阿里平頭哥玄鐵910成功兼容安卓系統，可運行Chrome瀏覽器等應用，這是芯片行業首次實現RISC-V架構對安卓的支持，這意味著RISC-V架構有望打破場景壁壘，成為高性能芯片設計的新選擇。
小結
其實在RISC-V出現之前，歷史上已經出現過多種指令集架構，比如DEC(PDP-11、VAX、Alpha)、英特爾(i960、i860、Itanium)、IBM 360、MIPS、SPARC、Arm等，各自命運跌宕起伏。但最終，PC時代的WinTel聯盟，智能手機時代的Arm+安卓，成為了生態系統建設的標桿。后來者并非產品本身不好，更多是難以撼動已有生態系統的優勢，只能亦步亦趨的跟隨，很難成功。
之所以會出現這樣的情況，分析起來，主要原因在于這些指令集架構的生命力往往與核心公司的經營狀況、股權結構、商業目標、戰略規劃息息相關，“一榮俱榮，一損俱損”，存在著很大的風險。
未來，RISC-V生態需要思考如何通過創新，讓架構符合應用，滿足模組化定制化及特殊化需求，讓用戶可以專注于自己的優勢上，實現更大的差異化價值。對中國市場來說更是如此，盡管我們更擅長“集中力量辦大事”，但如何將開源的RISC-V指令集與中國具體實踐相結合，揚長避短，是非常值得考慮的一件事情。
2010年，RISC-V項目創始人David Patterson、Andrew Waterman、Yunsup Lee和Krste Asanovic開始思考，既然在互聯網、操作系統、數據庫、編譯器、圖像等行業都有開放的標準、免費及開放的實現方式和私有化的實現方式，那么有沒有可能在處理器IC領域也打造一個真正開源的、免許可、免授權費用指令集架構？未來，能否用模塊化IC或者是用軟件定義硬件的理念，輔之以社區的方式，去設計和維護相關標準？在這一背景下，RISC-V項目應運而生。
經過十余年的發展，RISC-V指令集從技術層面來講其實已經比較成熟了，相比X86和Arm這樣的專有指令集體系結構(ISA)，它沒有歷史包袱，是一個非常精簡漂亮的系統架構。尤其是其具備的開放屬性，是封閉、獨家指令集的最好替代品。
簡單來說，RISC-V指令集基本分為四類：以開源ISA為代表的核心指令集、ISA中的可選擇指令集、用戶指令和系統指令，支持包括圖形引擎、機器學習和人工智能、網絡、存儲、安全性、嵌入式和通用型處理器在內的多種應用程序。隨著RISC-V生態系統的不斷擴大，其開發工具、FGPA軟核、IP和設計服務也會不斷增多，還將支持更多操作系統。
但坦率的說，開源硬件以前一直沒有成過氣候，留給人們的印象總是，“這家公司一定要到快不行的時候，沒辦法，不得不開源。”再加上它們往往背著沉重的歷史包袱，所以對CPU設計者來說缺乏吸引力。
但RISC-V顯然不是這樣，它就是為開源而生的，甚至有不少業內人士指出，RISC-V生態系統將有望為未來50年的計算設計和創新發展鋪平道路。尤其是伴隨著人工智能和深度學習的普及，物聯網系統的設計已經遠不是“無線連接+通信芯片+Arm處理器”這么簡單，它將更加智能、靈活，這很符合RISC-V的設計初衷。
而且對廣大中小型公司來說，開源免費的RISC-V指令集可以為公司節省數百萬美元的許可費用，這對于處于早期階段的公司尤其重要；其次，RISC-V已經得到了產業鏈上下游各環節的大力支持，設計的復雜度和工作量相比之前大幅減少，提高了效率，加速了產品上市時間；最后，作為一個開源指令集，RISC-V 也不受出口限制的影響，這使得那些受到限制影響或害怕受到這些限制影響的公司對其產生了濃厚的興趣，尤其是在中國。
不過，盡管RISC-V具備穩定、簡單、模塊化、簡化設計、為可擴展性/專門化設計五大優勢，非常適合針對特定應用領域做優化的處理器架構(DSA，Domain Specific Architecture)并形成核心技術，也符合未來垂直領域的芯片定制化趨勢。但芯片定制也存在幾個方面的挑戰，例如是否有足夠的IP資源和SoC平臺、團隊分工與協作、從芯片設計到驗證所花費的時間、以及各種成本等。
RISC-V指令集目前對于手機、PC和刀片式服務器市場來說還是遠遠不夠成熟的，它更適合碎片化市場。但這會同時引發另一個話題的討論，即作為指令集開源，在大幅降低準入門檻的同時，是否很容易造成碎片化和分裂？
所幸到目前為止，很嚴重的碎片化問題還沒有發生，但隨著產業和技術的進一步發展，這種可能性是不能被排除的。因此，對整個RISC-V生態系統的參與者來說，既要盡可能的讓RISC-V順利、靈活的發展，同時還要防止碎片化，這個“度”的掌握并不是很容易。
那么，誰最在乎RISC-V？
德勤方面給出的答案只有一句話：因利益相關者而異。
首先，是中國芯片產業。
該報告指出，由于最近美國的制裁，中國制造商已經失去或害怕失去使用x86或Arm ISA的權限。而RISC-V的出現，則有可能幫助他們繞過這種限制，減少對芯片進口的依賴。數據顯示，截止到2020年5月8日，RISC-V基金會共有成員193家，其中有33家來自中國，占比17%。而RISC-V International首席執行官Calista Redmond 此前在接受VentureBeat采訪時表示，該集團現在有2,4278名成員，比年初增長了 130%，還有292家公司，2021年增長了27.5%。
其次，是初創公司。
德勤預測，2020年至2022年，風投資金將向各種芯片初創公司投資約220億美元。從這個角度來說，這比2005-2016年這11年間的總投資額210億美元還要多。如前文所述，開源免費的RISC-V指令集可以為公司節省數百萬美元的許可費用，這對初創公司而言頗具吸引力。根據2020年的一項研究，在超過23%的初創公司的專用ASIC芯片和FPGA芯片中，都至少包含一顆RISC-V處理器。
第三，物聯網、汽車和人工智能市場最關心。
物聯網屬于高度碎片化的市場，但它對軟硬件生態系統的要求不像手機、PC和服務器芯片那么高，一些中小型公司完全可以從實際應用出發向RISC-V指令集中添加新的指令。以智能音箱、智能家居產品為例，這一類應用更強調“邊緣計算”能力，對靈活性要求高，遇到市場和技術變化要求能夠及時做出調整。
而在汽車市場，德勤的數據顯示，僅在2020年，就有高達400萬顆基于RISC-V架構的芯片被用于汽車市場，預計到2022年，這一數字將增加到1.5億，2025年更將增加到29億個。例如今年4月，瑞薩電子就和SiFive達成合作，將共同開發面向汽車應用的下一代高端RISC-V解決方案。
此外，許多新的AI芯片設計似乎都在使用RISC-V，原因在于目前人工智能芯片遇到的挑戰包括精度、內存帶寬、功耗以及可擴展性等許多方面，傳統的CPU/GPU由于缺乏彈性，可能都無法很好的進行定制化設計。但對于RISC-V是否用于數據中心，業界仍存在不同看法，比如有人認為RISC-V比較適用于數據中心的加速和深度學習，更強調對應用場景的定制化設計。
12月2日，RISC-V國際基金會宣布其成員批準了15項新規范，包含了RISC-V指令集架構下的40多個擴展，其中重點強調的就是向量處理、標量加密和Hypervisor三條規范。RISC-V國際基金會表示，這些規范為AI、機器學習、IoT、汽車和數據中心等市場創建了新的機遇。
最后，PC芯片制造商和晶圓代工廠可能并不是太關心。
個人電腦市場在短期內不太可能大規模轉向RISC-V。RISC-V是一個開源架構，目前在上面運行的只是GCC、Linux等基本軟件，缺少系統級軟件的支持，盡管RISC-V基金會董事會成員和會員公司也都意識到了這一點，但要支持更多的系統軟件，離不開各國政府和企業的資金支持。
ISA對晶圓代工廠來說并不重要，但也許，RISC-V會憑借更低的成本和更大的靈活性，導致芯片設計出現爆炸式增長，為代工廠帶來潛在繁榮。
科技巨頭角逐“新藍海”？生態系統建設方興未艾
讓我們先一起看看最近兩三個月里，主要RISC-V玩家的一些最新進展：
海思
近日，華為海思公布了一款全新的高清電視芯片Hi373V110，這是一款支持全球各種制式的模擬電視（ATV）主處理芯片，內置海思全自研RISC-V架構的CPU。公開信息顯示，這是華為海思首款商用級別的RISC-V架構CPU。
據官網介紹，Hi373V110采用LiteOS操作系統，支持NTSC/PAL/SECAM制式解調，支持USB播放，支持主流的視頻格式包括MPGE2,H.264,H.265,RMVB等，支持主流音頻解碼及音效處理，以及海思自研的SWS音效處理，支持CVBS/ YPbPr /VGA/HDMI 1.4 輸入，內置Memory，支持LVDS和miniLVDS接口，支持主流的Tconless 屏。
中科院
12月6日，中科院計算所研究員包云崗攜高性能RISC-V開源處理器“香山”亮相舊金山RISC-V峰會。目前，基于28nm工藝的“香山”第一代內核“雁棲湖”已經在7月15日流片，第二代核心“Nanhu”目標是14nm 2GHz。包云崗稱，這套RISC-V架構處理器預計每隔6個月就會迭代一次。
SiFive
同樣在RISC-V Summit 2021大會上，賽昉科技(SiFive)重磅宣布自主研發的目前全球性能最高的RISC-V CPU Core IP“昉·天樞”正式交付客戶。同時，“昉·星光”（VisionFive）單板計算機正式開始發售。
作為一款基于RISC-V指令集架構設計的64位超高性能內核，昉·天樞在微架構設計上采用了超標量、深度亂序執行等設計要素，同時還針對性能和頻率做了深度的優化，并提供了至今最完整的指令集，眾多來自于數據中心、PC、移動設備、高性能網絡通訊、機器學習等高端應用領域的客戶表達了與賽昉展開深度合作的意愿。
Imagination
Imagination全新的RISC-V 架構處理器Catapult系列也十分引人關注。首發包括四款不同的產品：動態微控制器、實時嵌入式CPU、高性能應用處理器CPU和支持汽車功能安全的CPU。其中，微控制器已開始出貨，主要用于SoC芯片中的GPU模塊；實時嵌入式CPU也已上市；高性能應用處理器CPU和汽車CPU計劃于2022年起開始陸續上市。
平頭哥
10月13日，阿里平頭哥玄鐵910成功兼容安卓系統，可運行Chrome瀏覽器等應用，這是芯片行業首次實現RISC-V架構對安卓的支持，這意味著RISC-V架構有望打破場景壁壘，成為高性能芯片設計的新選擇。
小結
其實在RISC-V出現之前，歷史上已經出現過多種指令集架構，比如DEC(PDP-11、VAX、Alpha)、英特爾(i960、i860、Itanium)、IBM 360、MIPS、SPARC、Arm等，各自命運跌宕起伏。但最終，PC時代的WinTel聯盟，智能手機時代的Arm+安卓，成為了生態系統建設的標桿。后來者并非產品本身不好，更多是難以撼動已有生態系統的優勢，只能亦步亦趨的跟隨，很難成功。
之所以會出現這樣的情況，分析起來，主要原因在于這些指令集架構的生命力往往與核心公司的經營狀況、股權結構、商業目標、戰略規劃息息相關，“一榮俱榮，一損俱損”，存在著很大的風險。
未來，RISC-V生態需要思考如何通過創新，讓架構符合應用，滿足模組化定制化及特殊化需求，讓用戶可以專注于自己的優勢上，實現更大的差異化價值。對中國市場來說更是如此，盡管我們更擅長“集中力量辦大事”，但如何將開源的RISC-V指令集與中國具體實踐相結合，揚長避短，是非常值得考慮的一件事情。
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