“毫不夸張地講，今天 RISC-V 是中國(guó) CPU 領(lǐng)域最受歡迎的架構(gòu)。”
文 | 張家豪
編輯丨程曼祺
半個(gè)月前，Google 宣布 Android 將全面支持 RISC-V 指令集，這將促進(jìn)手機(jī)和手機(jī)芯片廠(chǎng)商更多考慮 RISC-V 芯片。RISC-V 叩開(kāi)了一個(gè)每年數(shù)百億美元的大市場(chǎng)，多了幾十億潛在用戶(hù)。
這是第一次，一個(gè)不被單一商業(yè)公司掌握的芯片指令集獲得如此重要的產(chǎn)業(yè)生態(tài)支持。不被單一商業(yè)公司掌握，也就不被這個(gè)公司所在的國(guó)家意志影響。
十年前，RISC-V 還是一個(gè)并不引人矚目的項(xiàng)目。在 2014 年美國(guó)舉行的集成電路行業(yè)峰會(huì) Hot Chips 上，RISC-V 項(xiàng)目組的十幾位學(xué)生和教授向來(lái)往參會(huì)者宣傳這款誕生于伯克利校園的新開(kāi)源指令集。他們沒(méi)有在主會(huì)場(chǎng)設(shè)展，也沒(méi)被邀請(qǐng)參加演講，只是在會(huì)場(chǎng)外支起一頂小棚，擺上幾張展板，給開(kāi)發(fā)者發(fā)傳單、送小徽章。
小小的徽章上寫(xiě)著一句宏大口號(hào)：“Instruction sets want to be free!”（指令集希望自由）。
伯克利大學(xué) Par Lab RISC-V 項(xiàng)目組參加峰會(huì)人員的合照，其中有精簡(jiǎn)指令集發(fā)明人、伯克利大學(xué)計(jì)算機(jī)系教授大衛(wèi)帕特森（右一），伯克利大學(xué)計(jì)算機(jī)系教授、 SiFive 首席架構(gòu)師克斯特阿薩諾維奇（左五），SiFIve 首席科學(xué)家安德魯沃特曼（右四）和 CTO 李允燮（右五）。右滑可看當(dāng)時(shí) RISC-V 設(shè)計(jì)的徽章。
半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)歷史上，還沒(méi)有人實(shí)現(xiàn)過(guò)這個(gè)愿景。指令集類(lèi)似芯片世界的 “語(yǔ)言”，它定義了芯片與相應(yīng)軟件的設(shè)計(jì)規(guī)范，是重要的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
RISC-V 之前，主流指令集都由歐美公司壟斷：英特爾發(fā)明的 x86 指令集統(tǒng)治了個(gè)人電腦和數(shù)據(jù)中心里的服務(wù)器 CPU 市場(chǎng)，Arm 公司發(fā)明的 ARM 指令集在智能手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備中長(zhǎng)期領(lǐng)先。
而在 Hot Chips 上那次不起眼宣傳的不到十年后，RISC-V 已成長(zhǎng)為有望與 x86 和 ARM 分庭抗禮的指令集 “第三極”。從 2010 年被發(fā)明至今，十幾年里，基于 RISC-V 的芯片出貨量已達(dá)到 100 億顆。ARM 指令集芯片達(dá)到相同出貨量用了近 30 年。
今年以來(lái)，RISC-V 繼續(xù)加速發(fā)展。除 Android 的支持外，Google 、英特爾、平頭哥、三星、聯(lián)發(fā)科、高通、英飛凌和博世等芯片巨頭或大需求方，都在以成立生態(tài)聯(lián)盟或組建新公司的方式投入 RISC-V。
RISC-V 對(duì)中國(guó)尤其重要。去年 10 月美國(guó)政府對(duì)芯片出口設(shè)置新限制后，受影響的不僅是用于訓(xùn)練 AI 大模型和自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的 A100、H100 等高端 GPU ，也有服務(wù)器里少不了的高端 CPU，這些 CPU 大部分是英特爾 x86 架構(gòu)。開(kāi)源的 RISC-V 成為中國(guó)供應(yīng)鏈拿下服務(wù)器 CPU 的重要突破口之一。
中國(guó)一級(jí)市場(chǎng)現(xiàn)在整體低迷，RISC-V 領(lǐng)域仍有資金涌入。去年到今年，已有奕斯偉計(jì)算、賽科技、芯來(lái)科技和進(jìn)迭時(shí)空等 RISC-V 公司完成新融資。其中奕斯偉計(jì)算今年 7 月完成 30 億元人民幣的 D 輪融資，進(jìn)迭時(shí)空 1 年內(nèi)完成了 2 輪融資。新公司也仍在出現(xiàn)，如藍(lán)芯算力、 之行無(wú)界和晶遠(yuǎn)芯等。
今年的一場(chǎng)行業(yè)活動(dòng)中，中國(guó)工程院院士倪光南說(shuō)：“毫不夸張地講，今天 RISC-V 是中國(guó) CPU 領(lǐng)域最受歡迎的架構(gòu)。”
有人都開(kāi)始擔(dān)心行業(yè)過(guò)熱了。今年 8 月北京的 RISC-V 峰會(huì)閉門(mén)會(huì)上，一位創(chuàng)業(yè)公司 CEO 說(shuō)：“我們要警惕 RISC-V 如今的盛況是不是 ‘虛假繁榮’。”
從少有人問(wèn)津的學(xué)校暑期項(xiàng)目到備受行業(yè)追捧的產(chǎn)業(yè)新力量，RISC-V 只花了十年。更罕見(jiàn)的是，它是以開(kāi)源方式做了這一切。
希望尋找自主空間的中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)是加速 RISC-V 的重要力量，但不是全部，其中還有開(kāi)源理想、跟風(fēng)炒作、賺錢(qián)欲望、壓縮成本與擺脫壟斷的迫切，有技術(shù)人員的執(zhí)著，也有合縱連橫的策略。這是一個(gè)在日益嚴(yán)峻的全球技術(shù)合作環(huán)境中，多種勢(shì)力與訴求碰撞，幫助 “天真” 走進(jìn)現(xiàn)實(shí)的故事。
無(wú)心插柳
RISC-V 的誕生于伯克利大學(xué)并行計(jì)算實(shí)驗(yàn)室（Par Lab），是一個(gè)無(wú)心插柳的 “副產(chǎn)物”。
Par Lab 由大衛(wèi)帕特森（David Patterson）和他的學(xué)生克斯特阿薩諾維奇（Krste Asanovic）在 2005 年創(chuàng)立。
堅(jiān)定支持開(kāi)源和免費(fèi)的大衛(wèi)帕特森，最初的志愿是好好賺錢(qián)。他是家族里第一個(gè)大學(xué)生，本來(lái)在 UCLA 學(xué)數(shù)學(xué)，為成為保險(xiǎn)精算師做準(zhǔn)備，卻在一堂湊學(xué)分的選修課上接觸了計(jì)算機(jī)。找到熱愛(ài)的帕特森揮別精算師規(guī)劃，于 1970 年進(jìn)入進(jìn)入全美計(jì)算機(jī)系第一的伯克利攻讀碩士與博士學(xué)位，畢業(yè)后留校任教。
在帕特森剛開(kāi)始學(xué)術(shù)生涯的 1970 年代末，幾乎所有 CPU 都是基于英特爾發(fā)明的復(fù)雜指令集（CISC）x86，新公司開(kāi)發(fā) CPU 的門(mén)檻很高。1981 年，帕特森在 IBM PowerPC 的基礎(chǔ)上創(chuàng)造了一套顯著有別于復(fù)雜指令集（CISC）的新指令集，即 “精簡(jiǎn)指令集”（RISC），它只有幾十條指令，比有幾百條指令的復(fù)雜指令集更敏捷、能耗更低，能有效降低硬件開(kāi)發(fā)成本、縮短開(kāi)發(fā)周期。2017 年，帕特森因?qū)?RISC 的貢獻(xiàn)獲得圖靈獎(jiǎng)。
第一個(gè)使精簡(jiǎn)指令集發(fā)揮巨大商業(yè)價(jià)值的公司是 1990 年成立的英國(guó)公司 Arm，它通過(guò)精簡(jiǎn)指令集 ARM 開(kāi)辟了 IP 授權(quán)模式（將芯片設(shè)計(jì) IP 賣(mài)給下游的芯片設(shè)計(jì)公司），與開(kāi)辟晶圓代工模式的臺(tái)積電一起重塑了芯片行業(yè)分工：一家芯片公司不再需要自己建造工廠(chǎng)，而是可以專(zhuān)注做好資產(chǎn)門(mén)檻更低的芯片設(shè)計(jì)，這即是 Fabless（無(wú)晶圓設(shè)計(jì)公司）。一批巨頭因而崛起，英偉達(dá)、高通和蘋(píng)果的自研芯片都是這個(gè)新格局的產(chǎn)物，也是其推動(dòng)者。
帕特森自己和精簡(jiǎn)指令集的產(chǎn)業(yè)化交集，則要等到他發(fā)明精簡(jiǎn)指令集的近 30 年后。
2010 年，Par Lab 的幾位年輕博士忙著一個(gè)并行計(jì)算暑期項(xiàng)目，需要對(duì)芯片指令集底層做一些修改，但沒(méi)能找到現(xiàn)成的免費(fèi)、可修改的指令集，剩下的路只有一條：新開(kāi)發(fā)一套指令集。
睿思芯科創(chuàng)始人、RISC-V 國(guó)際開(kāi)源（RIOS）實(shí)驗(yàn)室執(zhí)行主任譚章熹當(dāng)時(shí)是項(xiàng)目組一員，他 2005 年從清華電子工程系畢業(yè)后進(jìn)入伯克利讀博，師從帕特森。
譚章熹告訴《晚點(diǎn) LatePost》，帕特森有豐富的精簡(jiǎn)指令集經(jīng)驗(yàn)，在此前已開(kāi)發(fā)過(guò)數(shù)代 RISC，在其指導(dǎo)下，開(kāi)發(fā) RISC-V 只花了兩三個(gè)月，它僅有約 50 條指令，非常輕巧。
RISC-V 的源頭可追溯至 1981 年。伯克利的大衛(wèi)帕特森和卡洛H塞奎恩當(dāng)時(shí)用精簡(jiǎn)指令集設(shè)計(jì)了 RISC-I 處理器。
最初，Par Lab 只是把 RISC-V 當(dāng)作一個(gè)研究和教學(xué)工具，把它用到了伯克利計(jì)算機(jī)系本科和研究生課程里，這是大多數(shù)誕生于高校的指令集的命運(yùn)。2011 年他們進(jìn)一步把 RISC-V 放到了網(wǎng)上，開(kāi)源給所有人，初衷是促進(jìn)更多學(xué)術(shù)交流。
譚章熹稱(chēng)，Par Lab 很早就想好要開(kāi)源 RISC-V。年輕時(shí)早早拋棄賺錢(qián)目標(biāo)的帕特森常鼓勵(lì)學(xué)生追求影響力，開(kāi)源是擴(kuò)大技術(shù)影響力的很好方式。
開(kāi)源也與崇尚自由、平等的伯克利文化契合。RISC-V 使用了最開(kāi)放的開(kāi)源協(xié)議之一 BSD，允許開(kāi)發(fā)者自由、免費(fèi)地使用、修改和再分發(fā)軟件源代碼，銷(xiāo)售基于 RISC-V 開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，甚至無(wú)需注明使用了 RISC-V。BSD 開(kāi)源協(xié)議全稱(chēng) Berkeley Software Distribution，本就來(lái)自伯克利。伯克利校方也同意放棄對(duì) RISC-V 的專(zhuān)利權(quán)。
意想不到的反饋開(kāi)始從四面八方傳回。譚章熹稱(chēng)，2012 年時(shí)，就有印度開(kāi)發(fā)者給他們寫(xiě)郵件，稱(chēng)希望指令集不再頻繁修改，因?yàn)樗麄円言趪L試基于 RISC-V 做產(chǎn)品。2015 年 1 月，第一屆 RISC-V 研討會(huì)在 MIT 的一間教室內(nèi)舉行，現(xiàn)場(chǎng)只有 40 多人，但已有公司拿出了產(chǎn)品，如美國(guó)芯片公司 Bluespec 在會(huì)上介紹了基于 RISC-V 設(shè)計(jì)的開(kāi)源芯片。差不多同時(shí)，另一家芯片公司 Rumble Development 也嘗試向客戶(hù)交付包含 RISC-V 內(nèi)核的芯片。
帕特森和阿薩諾維奇等人開(kāi)始認(rèn)真考慮把 RISC-V 推向產(chǎn)業(yè)界，商業(yè)公司看重指令集的穩(wěn)定，不能隨意變動(dòng)；學(xué)校則重在探索技術(shù)新方向，RISC-V 到了走出校園的時(shí)刻。
2015 年 8 月，RISC-V 基金會(huì)正式成立，注冊(cè)地為美國(guó)內(nèi)華達(dá)州。基金會(huì)沒(méi)有 RISC-V 所有權(quán)，它的收入來(lái)自會(huì)員費(fèi)。基金會(huì)負(fù)責(zé)組織會(huì)議，審閱社區(qū)內(nèi)開(kāi)發(fā)者對(duì) RISC-V 指令集的建議，最終決定是否增加、修改指令，保證版本有序迭代。
帕特森和阿薩諾維奇對(duì) RISC-V 寄予厚望，兩人在 2014 年發(fā)表了一篇詳細(xì)介紹 RISC-V 的論文《Instruction Sets Should Be Free（指令集應(yīng)該免費(fèi)）》，文中寫(xiě)到：“就像 Linux 已成為大多數(shù)計(jì)算設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)一樣，我們希望 RISC-V 成為所有計(jì)算設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)指令集。”
同樣樂(lè)觀的人不多。譚章熹回憶，英偉達(dá)首席科學(xué)家比爾戴利（Bill Dally）那會(huì)兒經(jīng)常來(lái)伯克利交流，他曾問(wèn) Par Lab 成員：為什么要重新發(fā)明指令集？x86 和 ARM 已統(tǒng)治行業(yè)多年，看不到什么新指令集的空隙。
2015 年，項(xiàng)目組的兩位學(xué)生李允燮（Yunsup Lee）和安德魯沃特曼（Andrew Waterman）想成立一家 RISC-V 商業(yè)公司。后來(lái)?yè)?dān)任該公司首席架構(gòu)師的阿薩諾維奇說(shuō)：越了解半導(dǎo)體行業(yè)的投資人，拒絕他們就越快。
就連 RISC-V 項(xiàng)目的親歷者，也很難設(shè)想它日后的成功。中科院一位學(xué)生告訴《晚點(diǎn) LatePost》，他們?cè)?2018 年開(kāi)發(fā) RISC-V 編譯器時(shí)遇到了一些技術(shù)問(wèn)題，輾轉(zhuǎn)聯(lián)系到了一位帕特森的學(xué)生，對(duì)方回復(fù)：“我已經(jīng)不做 RISC-V 了。”
阿薩諾維奇卻還是鼓勵(lì)大家：“只要某件事不是完全不可行，你就會(huì)想去嘗試。” 因?yàn)?“宇宙中最偉大的力量之一是研究生的天真”。
逐漸起勢(shì)
天真的研究生沃特曼和李允燮后來(lái)幸運(yùn)地拉到了融資。在從專(zhuān)注科技早期投資的硅谷風(fēng)投機(jī)構(gòu)薩特希爾（SHV）獲得 500 萬(wàn)美元后，二人在 2015 年 7 月成立了如今 RISC-V 領(lǐng)域的龍頭公司 SiFive。
沒(méi)有什么明顯的環(huán)境因素顯示 RISC-V 會(huì)快速發(fā)展，它怎么看都是一個(gè)弱小的前沿趨勢(shì)，空間在于：憑借開(kāi)源、模塊化、可自由裁剪與修改的特點(diǎn)，它與不能輕易更改的 ARM 之間形成了差異化競(jìng)爭(zhēng)：ARM 像一桌已經(jīng)端上桌的豐盛套餐，你吃不吃得了都得花這么多錢(qián)，Arm 的授權(quán)協(xié)議不允許客戶(hù)隨意更改、裁剪指令集；而 RISC-V 則像給你提供了一份菜單，你可以自由點(diǎn)菜，而且還不需要付費(fèi)。這對(duì)希望降低成本、提高產(chǎn)品靈活性的商業(yè)公司有吸引力。
RISC-V 尤其適合一些性能更低、更簡(jiǎn)單的產(chǎn)品，如嵌入式 CPU 、 MCU（微控制器） 等，它們主要用在智能音箱、手環(huán)等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中。當(dāng)時(shí) RISC-V 的軟件工具鏈還不完善，難以進(jìn)入手機(jī)、電腦等需要更多配套軟件的場(chǎng)景；物聯(lián)網(wǎng)芯片對(duì)成本也更敏感，RISC-V 的免費(fèi)優(yōu)勢(shì)能被放大。
中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)及時(shí)跟進(jìn)了 RISC-V 趨勢(shì)。如主要生產(chǎn) Wi-Fi 藍(lán)牙芯片的樂(lè)鑫、生產(chǎn)嵌入式 CPU 的中天微都在 2016 年，也就是 RISC-V 基金會(huì)成立的第二年就成了基金會(huì)成員。同年，RISC-V 國(guó)際研討會(huì)第一次來(lái)到中國(guó)，注冊(cè)參會(huì)人數(shù)超過(guò) 270 人，最后能容納 300 多人的禮堂座無(wú)虛席。
中國(guó)首個(gè) RISC-V 社區(qū) CNRV 創(chuàng)始人郭雄飛 2017 年撰寫(xiě)博客總結(jié)：“這次國(guó)內(nèi)的 RISC-V 參與者很多都是民營(yíng)私營(yíng)企業(yè)，參與程度一點(diǎn)兒不比科研院所差。不像過(guò)去都是國(guó)家和地方政府資助的幾個(gè)獨(dú)苗。這背后必然是深刻的產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)化的商業(yè)行為。”
阿里是最早投入 RISC-V 的中國(guó)科技巨頭。阿里在 2017 年收購(gòu)中天微，吸納了其 RISC-V 團(tuán)隊(duì)。2018 年，阿里整合達(dá)摩院芯片團(tuán)隊(duì)和中天微成立芯片子公司平頭哥。第二年，平頭哥推出 RISC-V CPU IP 核玄鐵 C910，它可用在智能攝像頭、智能音箱、5G 網(wǎng)關(guān)等多種物聯(lián)網(wǎng)、5G 和端側(cè) AI 場(chǎng)景。截止 2021 年底，基于玄鐵的 CPU 出貨達(dá)到了 25 億顆，貢獻(xiàn)了 RISC-V 100 億出貨量中的 1/4。
玄鐵帶動(dòng)了更多中國(guó)芯片公司開(kāi)發(fā) RISC-V 產(chǎn)品，如 MCU 廠(chǎng)商全志在 2019 年成立 RISC-V 部門(mén)，基于玄鐵開(kāi)發(fā)了視頻解碼芯片 D1。
一批中國(guó)創(chuàng)業(yè)公司也陸續(xù)成立。2018 年，為更好推進(jìn)中國(guó)業(yè)務(wù)，SiFive 與中國(guó)本土團(tuán)隊(duì)合資成立上海賽科技，后者擁有 SiFive IP 經(jīng)銷(xiāo)權(quán)，成立第二年的銷(xiāo)售額就達(dá)到了 4000 萬(wàn)元人民幣。
中科院計(jì)算所泛在計(jì)算系統(tǒng)研究中心的研究員張磊和他的同事王元陶他也是帕特森的學(xué)生，自 2014 年起就開(kāi)始嘗試用 RISC-V 設(shè)計(jì)芯片并流片，2018 年 3 月兩人一起創(chuàng)立中科物棲。
同年 8 月，帕特森的學(xué)生譚章熹，把此前在美國(guó)創(chuàng)立的激光雷達(dá)芯片公司 OURS 賣(mài)給了美國(guó)知名自動(dòng)駕駛公司 Aurora，回國(guó)成立了睿思芯科，他認(rèn)為在中國(guó)做芯片機(jī)會(huì)比美國(guó)大得多。一個(gè)月后，新思 ARC 系列處理器內(nèi)核研發(fā)經(jīng)理、出版了國(guó)內(nèi)第一本 RISC-V 處理器設(shè)計(jì)書(shū)籍的胡振波在武漢成立芯來(lái)科技。
一些更大體量的公司也在孵化 RISC-V 新業(yè)務(wù)。如 2019 年 9 月，奕斯偉科技集團(tuán)成立子公司奕斯偉計(jì)算，進(jìn)入 RISC-V 領(lǐng)域；2020 年 1 月，某公司聯(lián)合創(chuàng)始人創(chuàng)立算能科技，團(tuán)隊(duì)來(lái)自原本的 AI 專(zhuān)用業(yè)務(wù)。這是兩家背景迥異的民營(yíng)企業(yè)。奕斯偉科技由執(zhí)掌國(guó)企多年的京東方原董事長(zhǎng)王東升創(chuàng)立；后者則起家于加密貨幣 2017 年的那輪牛市中，主營(yíng)礦卡（挖礦芯片）、礦機(jī)制造，同時(shí)運(yùn)營(yíng)礦池和礦場(chǎng)，有投入新業(yè)務(wù)的豐厚家底。
這一時(shí)期的公司，成立之初多以物聯(lián)網(wǎng) RISC-V IP 核或芯片為創(chuàng)業(yè)方向。如中科物棲提供基于 RISC-V 的物聯(lián)網(wǎng)芯片和開(kāi)發(fā)平臺(tái)，奕斯偉計(jì)算研發(fā) RISC-V 嵌入式 CPU。張磊告訴《晚點(diǎn) LatePost》，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品碎片化嚴(yán)重、需求多，芯片設(shè)計(jì)要更靈活，以模塊化為特點(diǎn)的 RISC-V 正適合這一領(lǐng)域。
中國(guó)之外，全球產(chǎn)業(yè)界都在把 RISC-V 用到一些對(duì)性能和軟件生態(tài)要求相對(duì)低的芯片上，這原本是 ARM M 系列等 IP 的市常
西部數(shù)據(jù)自 2017 年起把 RISC-V 芯片用于固態(tài)硬盤(pán)主控上，每年出貨已超過(guò) 10 億顆。高通自 2019 年發(fā)布的驍龍 865 起，已陸續(xù)在 SoC（System On a Chip，片上系統(tǒng)，即把各模塊集成封裝在一個(gè)芯片里） 中使用了 RISC-V 的控制和安全核心；蘋(píng)果也先從不承載用戶(hù)主要使用功能的小模塊開(kāi)始，逐步替換掉 ARM 架構(gòu)的控制器，如 Wi-Fi、藍(lán)牙、充電接口等。截止 2022 年底，高通已經(jīng)出貨了 6.5 億顆 RISC-V 內(nèi)核。
早期投資機(jī)構(gòu)耀途資本創(chuàng)始合伙人白宗義將 RISC-V 芯片的應(yīng)用場(chǎng)景分為三類(lèi)：一是算力低、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的消費(fèi)級(jí) MCU 和硬件主控芯片等，這一領(lǐng)域已大規(guī)模商業(yè)化，但利潤(rùn)薄且面臨大公司競(jìng)爭(zhēng)；二是對(duì)算力要求相對(duì)較高的端側(cè) CPU/AI 芯片，如處理視覺(jué)信息的芯片；第三種是對(duì)算力要求更高的場(chǎng)景，如服務(wù)器 CPU，但它要實(shí)現(xiàn)還需要軟件和開(kāi)發(fā)者生態(tài)繼續(xù)成熟。
他認(rèn)為，如果創(chuàng)業(yè)公司有較強(qiáng)的高性能 RISC-V IP 開(kāi)發(fā)能力和 SoC 芯片設(shè)計(jì)能力，最好的機(jī)會(huì)是第二類(lèi)，這是現(xiàn)階段 RISC-V 的性能與生態(tài)能夠到，有一定技術(shù)門(mén)檻、又有規(guī)模和利潤(rùn)空間的市常
原本 RISC-V 可能會(huì)在物聯(lián)網(wǎng)和端側(cè)高性能芯片的基礎(chǔ)上，逐步積累更多開(kāi)發(fā)者、完善工具鏈、擴(kuò)大生態(tài)，然后緩慢而艱難地進(jìn)軍電腦、手機(jī)、服務(wù)器等更高端場(chǎng)景。但兩股幾乎同時(shí)出現(xiàn)的力量，急劇改變了 RISC-V 的命運(yùn)軌跡，它在全球，尤其是中國(guó)市場(chǎng)的生長(zhǎng)節(jié)奏陡然加速。
大國(guó)競(jìng)爭(zhēng)
加速 RISC-V 的第一股重要推力是近年逐漸激烈的中美科技競(jìng)爭(zhēng)，重要節(jié)點(diǎn)是 2022 年 10 月美國(guó)政府出臺(tái)的芯片出口限制。
當(dāng)時(shí)市場(chǎng)關(guān)注的焦點(diǎn)是，英偉達(dá)用于數(shù)據(jù)中心 AI 計(jì)算的高端 GPU A100 和 H100 即將斷供，實(shí)際該限制也波及高端服務(wù)器 CPU。而要滿(mǎn)足快速爆發(fā)的 AI 算力需求，不僅需要 GPU，也離不開(kāi) CPU，后者是服務(wù)器中的任務(wù)調(diào)度中樞。用于前沿科技研究的超級(jí)計(jì)算機(jī)也需要服務(wù)器 CPU。
英特爾自然受影響，英國(guó)公司 Arm 也未能幸免。美國(guó)政府的新限制是根據(jù)算力、帶寬等指標(biāo)劃線(xiàn)，超過(guò)限度的產(chǎn)品都會(huì)受影響，對(duì)美國(guó)外的 40 多個(gè)國(guó)家也提出了許可證要求�！督鹑跁r(shí)報(bào)》去年 12 月報(bào)道，當(dāng)時(shí) Arm 已暫停向中國(guó)大陸公司授權(quán)服務(wù)器 CPU Neoverse 架構(gòu)，今年 2 月起，中國(guó)大陸公司需申請(qǐng)?jiān)S可才能購(gòu)買(mǎi) Neoverse 授權(quán)。
新限制下，RISC-V 成了僅剩的最好選擇：它既不受單一國(guó)家和商業(yè)公司控制，又與全世界芯片產(chǎn)業(yè)同軌，避免閉門(mén)造車(chē)的風(fēng)險(xiǎn)。
所以 2020 年，特別是 2022 年之后，中國(guó) RISC-V 行業(yè)的趨勢(shì)是：提前挑戰(zhàn)更高端、算力更高的市場(chǎng)，尤其是服務(wù)器 CPU。
阿里平頭哥已推出三個(gè)系列八款 RISC-V CPU 核，其中玄鐵 C910 也可用于開(kāi)發(fā) AI 等高性能場(chǎng)景的服務(wù)器 CPU。
據(jù)了解，另一家 2020 年起開(kāi)始探索自研芯片的互聯(lián)網(wǎng)大公司今年調(diào)整了研發(fā)方式，從采購(gòu) ARM CPU IP 核，在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)，轉(zhuǎn)為直接在 RISC-V 代碼上自己開(kāi)發(fā)服務(wù)器 CPU IP 核和總線(xiàn)（CPU 與內(nèi)存或其他器件間的數(shù)據(jù)傳送通道），形成更完整的產(chǎn)品。
一些之前成立的創(chuàng)業(yè)公司開(kāi)始增加服務(wù)器 CPU 產(chǎn)品線(xiàn)，如賽科技在 2021 年底發(fā)布了高性能 RISC-V IP “天樞”，目標(biāo)場(chǎng)景包括服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心；算能科技自 2022 年起開(kāi)始研發(fā) RISC-V AI 服務(wù)器 CPU，第一款產(chǎn)品使用了平頭哥的 IP 玄鐵 C910。
新成立的公司則直接挑戰(zhàn)服務(wù)器 CPU 方向。2021 年底，平頭哥玄鐵系列主要研發(fā)和應(yīng)用負(fù)責(zé)人陳志堅(jiān)與全志科技 RISC-V 負(fù)責(zé)人孫彥邦聯(lián)合創(chuàng)立進(jìn)迭時(shí)空，第一代產(chǎn)品是嵌入式 CPU，現(xiàn)在已在研發(fā)服務(wù)器 CPU。成立于今年 5 月的藍(lán)芯算力，也以 RISC-V 服務(wù)器 CPU 為方向，該公司由字節(jié)跳動(dòng)前 RISC-V 服務(wù)器芯片項(xiàng)目負(fù)責(zé)人盧山創(chuàng)立，他曾任職于高通與英特爾，也是中國(guó)開(kāi)放指令（RISC-V）聯(lián)盟咨詢(xún)委員會(huì)專(zhuān)家。
中國(guó)創(chuàng)業(yè)公司中，算能開(kāi)發(fā)服務(wù)器 CPU 的進(jìn)度最快，首款服務(wù)器 CPU 產(chǎn)品 SOPHON SG2042 已于今年 3 月發(fā)布，采用平頭哥玄鐵 C910 內(nèi)核，已獲得第一批客戶(hù)，包括運(yùn)營(yíng)商和高校等，如山東大學(xué)已采購(gòu)了 1024 片算能 CPU 用于仿真計(jì)算。
中國(guó)芯片公司之間，芯片公司和有自研意愿的云廠(chǎng)商與科技巨頭之間，都存在競(jìng)爭(zhēng)。不過(guò)整體上，現(xiàn)在諸多投入 RISC-V 的公司總體是合作大于競(jìng)爭(zhēng)，它們的共同對(duì)手是 ARM 和 x86，尤其是 x86。直到去年，x86 在服務(wù)器 CPU 市場(chǎng)仍占九成。
這些公司有共同的有利環(huán)境�？蛻�(hù)采購(gòu)意愿正在變強(qiáng)，央國(guó)企需求被拉動(dòng)，云計(jì)算公司也會(huì)從供應(yīng)鏈安全角度更多考慮國(guó)產(chǎn)方案。一家研發(fā) RISC-V 服務(wù)器存儲(chǔ)及互聯(lián)芯片的公司告訴《晚點(diǎn) Latepost》，“以前客戶(hù)來(lái)找你，問(wèn)的是價(jià)格和使用場(chǎng)景，今年客戶(hù)會(huì)直接問(wèn)，你們有 RISC-V 芯片嗎？”
生態(tài)壁壘在各方合力下正逐漸消融。中科院計(jì)算所一名工程師告訴《晚點(diǎn) LatePost》，2018 年初，他們?yōu)?RISC-V 芯片開(kāi)發(fā)編譯器時(shí)，能用的工具鏈和配套軟件幾乎為零，不得不自己從頭開(kāi)發(fā)軟件工具，到 2023 年下半年，RISC-V 編譯器、調(diào)試器等各個(gè)環(huán)節(jié)工具鏈已相對(duì)齊備，開(kāi)發(fā)者可以更快上手；一批產(chǎn)業(yè)鏈公司也陸續(xù)成立，如提供 IDE（集成開(kāi)發(fā)環(huán)境） 的卡姆派樂(lè)和提供編輯器的兆松科技等。
2017 年起就布局 RISC-V 的阿里平頭哥至今已推動(dòng)制定了 29 個(gè) RISC-V 全球標(biāo)準(zhǔn)，在中國(guó)公司中數(shù)量最多。2021 年 10 月，在 Android 官方還未正式支持 RISC-V 時(shí)，平頭哥在全球第一個(gè)完成了 RISC-V 與 Android 的整體適配；平頭哥還適配了 Ubuntu、統(tǒng)信、Fedora 等國(guó)內(nèi)外主流操作系統(tǒng)，這會(huì)促進(jìn)服務(wù)器廠(chǎng)商和電腦廠(chǎng)商采購(gòu) RISC-V 芯片。
今年 3 月，平頭哥舉辦第一屆玄鐵 RISC-V 生態(tài)大會(huì)，英特爾、谷歌、海爾等數(shù)百家國(guó)內(nèi)外公司參與，演講間隙的展覽區(qū)擠滿(mǎn)了互相交流的從業(yè)者。
中國(guó)高校和科研機(jī)構(gòu)正投入見(jiàn)效更慢的人才培養(yǎng)。中國(guó)開(kāi)放指令生態(tài)（RISC-V）聯(lián)盟秘書(shū)長(zhǎng)、中科院計(jì)算所研究員包云崗在 2019 年推動(dòng)成立 “一生一芯” 計(jì)劃，將芯片開(kāi)發(fā)引入本科教育。2020 年 6 月，“一生一芯” 計(jì)劃的首批 5 名本科生完成了從設(shè)計(jì)到流片、生產(chǎn)的全過(guò)程，帶著自己設(shè)計(jì)的芯片畢業(yè)。去年，“一生一芯” 第三期計(jì)劃報(bào)名人數(shù)超過(guò)了 700 人。
RISC-V 基金會(huì)樂(lè)見(jiàn)中國(guó)力量參與。為打消中國(guó)、俄羅斯成員對(duì)地緣政治潛在影響的擔(dān)憂(yōu)。2019 年，RISC-V 基金會(huì)注冊(cè)地從美國(guó)轉(zhuǎn)移到了中立國(guó)瑞士。“基金董事會(huì)一致同意這一舉措。”RISC-V 基金會(huì) CEO 卡利斯塔雷德蒙德（Calista Redmond）說(shuō)。
帕特森和阿薩諾維奇近年也不時(shí)來(lái)到中國(guó)與行業(yè)交流。一位與他們接觸過(guò)的芯片從業(yè)者評(píng)價(jià)：“只要 RISC-V 生態(tài)能起來(lái)，他們不在乎是誰(shuí)做成這件事。”
2019 年底，RISC-V 基金會(huì)有 435 個(gè)會(huì)員，2022 年底增長(zhǎng)至 3180 個(gè)，今年超過(guò) 4000 個(gè)，其中中國(guó)會(huì)員占近一半；22 家高級(jí)會(huì)員中，中國(guó)大陸公司有 12 家；20 席董事會(huì)成員中，中國(guó)占 6 席，2019 年底時(shí)，RISC-V 的董事會(huì)成員還全部來(lái)自美國(guó)。
今年初，中國(guó)科技部和國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)宣布征集 RISC-V 相關(guān)研究的提案。包云崗評(píng)價(jià)稱(chēng)，過(guò)去幾年，大多數(shù) RISC-V 工作是自下而上完成的，政府的關(guān)注和支持是一個(gè)大變化。
一位 RISC-V 公司創(chuàng)始人評(píng)價(jià)，現(xiàn)在中國(guó)至少幾十家公司都說(shuō)自己在做 RISC-V CPU：“豬都排隊(duì)等著飛了”。
扎堆的另一面是，不少?gòu)臉I(yè)者深知 RISC-V 服務(wù)器 CPU 的大規(guī)模商業(yè)化不會(huì)馬上到來(lái)。
高端芯片研發(fā)需要大投入，要有足夠市場(chǎng)規(guī)模才能形成 “收入→利潤(rùn)→研發(fā)” 的正循環(huán)。已發(fā)布服務(wù)器 CPU 產(chǎn)品并獲得早期客戶(hù)的某公司認(rèn)為，2025 年可能是一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，預(yù)計(jì)屆時(shí)采用 RISC-V CPU 的服務(wù)器能占到服務(wù)器市場(chǎng)總額的 1% ，對(duì)應(yīng) 80 億的服務(wù)器市場(chǎng)規(guī)模。
一名互聯(lián)網(wǎng)大公司工程師站在客戶(hù)角度的觀察是，RISC-V 服務(wù)器 CPU 的穩(wěn)定性還需驗(yàn)證：“100 萬(wàn)個(gè) CPU 運(yùn)行沒(méi)出問(wèn)題，不能保證到 1000 萬(wàn)個(gè)時(shí)也不出問(wèn)題。” 科技大公司在大批采購(gòu)數(shù)據(jù)中心芯片時(shí)，更傾向保守方案。
一位 RISC-V 公司 CEO 類(lèi)比了 ARM 進(jìn)軍服務(wù)器市場(chǎng)的歷程：2013 年后，就有高通等公司嘗試這條路，但未能突破；真正的轉(zhuǎn)折點(diǎn)是云計(jì)算巨頭亞馬遜 AWS 在 2019 年發(fā)布并開(kāi)始使用自研的 ARM 服務(wù)器 CPU Graviton；類(lèi)似地，RISC-V 進(jìn)入服務(wù)器市場(chǎng)也需要重點(diǎn)大客戶(hù)支持，但他認(rèn)為這不能靠強(qiáng)制國(guó)企采購(gòu)的方式實(shí)現(xiàn)，而要鼓勵(lì)市場(chǎng)化競(jìng)爭(zhēng)。
“捧著沒(méi)用，捧出來(lái)的公司最后還是死路一條，不如讓大家先殺一通，看殺出來(lái)的頭一兩名怎么樣。” 他說(shuō)。
全球意愿
中國(guó)之外，全球的 RISC-V 生態(tài)也在加速發(fā)展，直接誘因是 ARM 的變動(dòng)；更深層的動(dòng)力是，在經(jīng)歷指令集層面的長(zhǎng)期壟斷后，芯片設(shè)計(jì)公司和需求方都在尋找更開(kāi)放、低價(jià)的替代方案。
近年來(lái)，原本主要用于手機(jī)等移動(dòng)端的 ARM，在蘋(píng)果、亞馬遜等公司的支持下，陸續(xù)進(jìn)入電腦和服務(wù)器市場(chǎng)，挑戰(zhàn)英特爾 x86 的統(tǒng)治地位。
但被軟銀收購(gòu)又重新上市的 ARM 現(xiàn)在有了更大的盈利壓力。據(jù)《金融時(shí)報(bào)》今年 3 月的報(bào)道，ARM 將改變收費(fèi)模式，從根據(jù)芯片價(jià)值收取授權(quán)費(fèi)改為根據(jù)最終設(shè)備價(jià)值收取授權(quán)費(fèi)。這會(huì)使授權(quán)費(fèi)提升數(shù)倍高通手機(jī)芯片的均價(jià)為 40 美元，而智能手機(jī)均價(jià)超過(guò) 300 美元。ARM 還計(jì)劃自 2024 年起，禁止高通等使用了公版 ARM 架構(gòu)的芯片設(shè)計(jì)公司自己替換和添加 GPU、NPU 和 ISP 等子模塊，這類(lèi)似強(qiáng)制打包銷(xiāo)售，將進(jìn)一步限制芯片設(shè)計(jì)公司的自由度。
這是在推著 ARM 的客戶(hù)加速離開(kāi)，RISC-V 獲得了更多巨頭支持。
今年 6 月，Google 、英特爾、平頭哥、三星、聯(lián)發(fā)科、高通等 13 家企業(yè)發(fā)起全球 RISC-V 軟件生態(tài)計(jì)劃 “RISE”，推動(dòng) RISC-V 處理器在移動(dòng)通信、數(shù)據(jù)中心、邊緣計(jì)算和自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域落地。兩個(gè)月后，英飛凌、高通、博世、北歐半導(dǎo)體和恩智浦宣布將聯(lián)手在德國(guó)組建一家 RISC-V 新公司，計(jì)劃先專(zhuān)注車(chē)用芯片，未來(lái)擴(kuò)大至手機(jī)及物聯(lián)網(wǎng)等場(chǎng)景。
10 月底，Android 官方宣布支持 RISC-V。Android 現(xiàn)在支持著全球超 30 億移動(dòng)設(shè)備，這為 RISC-V 增加了數(shù)十億潛在用戶(hù)。Google 自己已行動(dòng)起來(lái)，于今年 10 月宣布與高通合作開(kāi)發(fā) RISC-V 可穿戴設(shè)備芯片，它將被用于下一代 Google Wear OS 手表。
歐美的 RISC-V 創(chuàng)業(yè)生態(tài)也更加活躍 。成立于 2018 的美國(guó)公司 Ventana 今年 1 月發(fā)布了高性能服務(wù)器 CPU Veyron V1，是目前少有的能提供包含總線(xiàn)在內(nèi)的全套解決方案的公司，有助于客戶(hù)增加采購(gòu)意愿；SiFive 也在 10 月發(fā)布了新的 RISC-V CPU 核 P870，是目前性能最強(qiáng)的 RISC-V CPU 之一。
曾參與蘋(píng)果 A 系列、AMD Zen 架構(gòu)設(shè)計(jì)的知名芯片工程師吉姆凱勒（Jim Keller）在 2021 年加入加拿大 AI 芯片創(chuàng)業(yè)公司 Tenstorrent。這家公司正在研發(fā) RISC-V 視頻編解碼芯片和服務(wù)器 CPU。今年 5 月 Tenstorrent 宣布其視頻編解碼芯片將與 LG 展開(kāi)合作，8 月，它獲得了現(xiàn)代集團(tuán)和三星投資基金的 1 億美元投資。
“我相信開(kāi)源會(huì)贏得勝利，就像一旦人們轉(zhuǎn)向 Linux，就不會(huì)回頭了，這是單行道。” 吉姆凱勒今年接受采訪(fǎng)時(shí)談及 RISC-V。
RISC-V 國(guó)際基金會(huì) CEO 雷德蒙德今年 9 月時(shí)稱(chēng)：RISC-V 領(lǐng)域的創(chuàng)業(yè)公司，比歷史上任何其他架構(gòu)都多。
出于開(kāi)源的技術(shù)理想，或出于 “我要賺大錢(qián)” 的渴望，這群人相信全球合作、開(kāi)放的芯片產(chǎn)業(yè)是更好的芯片產(chǎn)業(yè)。他們一起對(duì)抗著一個(gè)更封閉、分割的環(huán)境，而且很可能會(huì)沖破限制。
今年 10 月路透社報(bào)道，幾位美國(guó)議員要求拜登政府采取行動(dòng)：如美國(guó)企業(yè)要與中國(guó)企業(yè)合作 RISC-V 技術(shù)，需提前取得許可。
大部分從業(yè)者認(rèn)為，即使限制真發(fā)生，也很難遏制 RISC-V 的發(fā)展勢(shì)頭。如同 5G、Wi-Fi、USB 等技術(shù)一樣，RISC-V 已逐漸成為全球共通性標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)可以限制一項(xiàng)產(chǎn)品，但難以限制一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)迭時(shí)空創(chuàng)始人陳志堅(jiān)認(rèn)為，即使禁令到來(lái)，最多只能限制美國(guó)公司不賣(mài) RISC-V IP 給中國(guó)公司，但無(wú)法限制中國(guó)使用 RISC-V 標(biāo)準(zhǔn)，這反而會(huì)削弱美國(guó)公司競(jìng)爭(zhēng)力、縮小其市場(chǎng)，利好中國(guó)公司。
中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在要在從設(shè)備、材料、制造到設(shè)計(jì)的全鏈條上減少對(duì)美依賴(lài)。RISC-V 所在的指令集層不涉及制造問(wèn)題，但這一環(huán)節(jié)的突破和自主仍是一塊重要拼圖。
半導(dǎo)體領(lǐng)域過(guò)去的開(kāi)源運(yùn)動(dòng)都非常弱校在高校中，每年都有新指令集被編寫(xiě)，主要用于教學(xué)演示，它們以往很難走出校園，進(jìn)入產(chǎn)業(yè)界。
如今，急劇變化的環(huán)境下，全世界不同國(guó)家和地區(qū)的人，出于技術(shù)的、商業(yè)的和安全的考量，混雜著跟風(fēng)、炒作和對(duì)利潤(rùn)與控制權(quán)的爭(zhēng)奪，一同為開(kāi)源、開(kāi)放的理念創(chuàng)造了一個(gè)現(xiàn)實(shí)空間。
這是日益嚴(yán)酷的芯片和全球技術(shù)合作環(huán)境中，一個(gè)不多的好消息：半導(dǎo)體領(lǐng)域的開(kāi)源理想到了有史以來(lái)離實(shí)現(xiàn)最近的一刻。它背后是一個(gè)簡(jiǎn)單，但會(huì)被環(huán)境波動(dòng)模糊的規(guī)律：開(kāi)放、交流、合作，更能加快技術(shù)與創(chuàng)新的整體效率。
題圖來(lái)源：死亡詩(shī)社
