专家解读：中国芯应走第三条路？RISC-V架构成自研关键

发表于 2年以前 | 总阅读数：838 次

诞生于2010年的RISC-V，是一个基于精简指令集（RISC）原则的开源架构，是ARM和x86架构之外规模最大的CPU架构，同时也是国内自主研发芯片的主攻架构之一。

在地缘政治影响全球经济的当下，芯片自主重要性不言而喻。本月，美国总统拜登本正式签署了《芯片与科学法案2022》undefined其中明确规定获得美方补助的企业十年内不得与中国或其他令美国担忧的国家进行任何重大交易，市场对RISC-V关注度再次提高。

图｜中国工程院院士倪光南

倪光南院士的发言，坚定了芯片行业自主研发信心的同时，也引发了一定讨论。

RISC-V架构，为何能与ARM/X86一较高下？中国RISC-V产业现状如何？它会是中国芯片自主的关键技术方向吗？ 带着这些问题，凤凰网科技采访了平头哥副总裁孟建熠，电子创新网创始人、半导体专家张国斌。

RISC-V为何能

与ARM/X86一较高下？

目前的芯片市场，存在X86、MIPS、ARM、RISC-V四种主流指令集，也是大家常说的芯片架构。指令集/架构，是存储在处理器（芯片）内部指导它运行计算的一系列规范语言，包含各种复杂的算法。

简单来说，指令集/架构的先进与否直接关系到CPU性能。

倪光南院士看好的 RISC-V，是一个基于精简指令集（RISC）原则的开源架构。不同于x86、ARM等国外商业公司私有指令集架构，RISC-V最大的特点是“开放标准化”，即允许任何人设计制造芯片、免版税。

这意味着，任何公司都能使用RISC-V，无需担心“断供”风险。因此一度被视作我国实现芯片自主的希望。

RISC-V具备架构简单、可模式化设计的特点。 例如，RISC-V基本指令集RV32I只有47条指令，而x86指令集已超过1400条，ARM指令集增加到了1200条。同时，X86和ARM每月都会增加两条，而RISC-V不会再增加，这样能降低处理器的芯片面积和能耗。

由于RV32I指令集是固定不变的，编译器编写者、语言程序员有稳定的目标，还能通过模块化设计将不同部分组织在一起。换言之，RISC-V没有X86/ARM指令集背负的兼容性包袱，能更好的满足细分场景的需求。

RISC-V的特性，使它快速崛起于全球范围，成为半导体、物联网等新兴应用领域的创新焦点。近年来，RISC-V在工业控制、车联网应用较为活跃，尤其是在端侧RISC-V架构IP覆盖了安全芯片、AIoT等应用场景，而这些以往都是Arm主导的领域。

平头哥副总裁孟建熠向凤凰网科技表示，随着AIoT时代的到来，涌现出越来越多的智能设备，催生了对芯片的定制化需求，这种碎片化的需求更容易被低功耗、可定制化的RISC-V处理器满足，因此取得了显著的进展，发展潜力巨大。

行业层面上，RISC-V基金会已吸引了大量厂商加盟，包括英伟达、Google、西数、高通、三星、华为海思等，会员已超过3100家。目前，市场上已经有100亿颗RISC-V内核，RISC-V仅用12年时间创下的数据超过AER的同期数据；2021年，共有超过160个面向各领域处理器核，向各行业渗透。

RISC-V是中国芯片

自研的关键解？

国内芯片行业之所以对RISC-V寄予厚望，很大部分原因是美国对华为的卡脖子事件，让我们意识到芯片一定要自主研发，摆脱对国外的技术依赖。而RISC-V的开源特性，被业内视作可绕开西方垄断的技术方向。

2018年，美国商务部禁止中兴销售零部件、商品，致使后者芯片短缺；2019年，美国对华为实行芯片制裁后，国内芯片企业担忧与ARM的合作面临的风险，陆续加入了RISC-V阵营。

与此同时，国内政府政策、产业研究等多方面协同推动RISC-V架构加速发展。2018年，上海市政府发布一份支持软件和集成电路的政策，其中明确提到“支持基于 RISC-V 指令集架构、32 位及以上的处理器芯片的研发及产业化”。

同年，倪光南联合国内业界人士成立了中国RISC-V产业联盟。随后，在中科院牵头下，中国开放指令生态（RISC-V）联盟成立。两个联盟的成立，初衷都是为推动RISC-V 生态在中国本土的完善。

目前，RISC-V理事会中80%以上的最高级别会员都为中国企业，超过70%的RISC-V主要成员来自中国，包括阿里巴巴、华为、中芯国际、紫光展锐、晶晨股份、芯原股份等。截至今年，RISC-V处理器在IoT的应用规模超100亿，中国公司的出货量占50%。

中国企业在RISC-V技术和应用上的贡献度也越来越高。 8月24日，阿里平头哥发布首个高性能RISC-V芯片设计平台无剑600，将RISC-V从1GHz主频性能带到2GHz商用性能水平；去年底，华为海思官网公布全新的高清电视芯片Hi373V110，内置海思全自研RISC-V架构的CPU；此外，中兴、芯原股份也在加速自研基于RISC-V架构的产品。

多位专家认为，RISC-V架构对于中国企业来说是一个难得的机遇，因为RISC-V起步晚，国内外差距并不像传统X86架构领域那么大，有一定的赶超空间。

半导体专家张国斌透露，尽管ARM/X86架构还是CUP市场主流，但为了提前抢占物联网、AR智能等市场风口，RISC-V已成为不少车企、以及科技公司的重点项目。

RISC-V生态不够成熟，

具有专利风险

虽然RISC-V为国内突破芯片垄断带来了希望，但也不能盲目乐观，它还有诸多风险和技术挑战。

半导体专家张国斌告诉我们，业内已有共识，RISC-V是开源指令集， 但不是完全免费。 例如，部分公司会基于RISC-V指令集设计出商业型CPU，然后再将CPU卖出去或者进行授权。从这个意义上说，它是开源的，不是免费的。

与此同时，基于RISC-V架构开发芯片的风险成本不可被忽视。RISC-V是开源可供使用的，也意味着没有“售后”服务，采用该架构出现问题可能需要自行摸索解决方案。在专业性极强的芯片设计领域，处理问题可能要付出更多的成本和时间。

RISC-V当前处于发展阶段，目前很多接口不兼容RISC-V，这也阻碍其发展。 孟建熠指出，ARM已建构起一套更为完整的软硬件生态体系，并形成了可靠的商业循环，RISC-V要发展到ARM的成熟度，还有一段长路要走。

张国斌则表示，ARM在中国花了十年以上时间才建立成熟的生态。RISC-V起点较高，国内响应企业也好，时间可能会缩短，至少也要三至五年时间。“市场穿透力没那么快，现在真正基于RISC-V量产芯片并不多，也没有通用型芯片。”

此外，相比X86和ARM，RISC-V在高性能计算领域的发展仍不充分。

GMP 库开发者 Torbjörn Granlund 曾指出，RISC-V指令集过于简单且碎片化，导致它大部分的应用场景是嵌入式。高性能处理器方面，RISC-V芯片产品以32位居多。从现实情况来看，RISC-V将继续向高性能演进，而高端化“起势”也需长时间的锤炼。

孟建熠表示，高性能RISC-V芯片的量产，要求先进工艺，更考验整个芯片设计的能力，特别体现在性能和功耗的平衡把握上，需要投入大量的研发精力。