（文/程文智）RISC-V架構(gòu)自2010年正式推出，很多企業(yè)從最開(kāi)始的觀望，到開(kāi)始真金白銀投入，再到2022年底基于RISC-V架構(gòu)處理器實(shí)現(xiàn)100億顆出貨量，時(shí)間不過(guò)12年。其實(shí)，產(chǎn)品真正大批量推向市場(chǎng)只是最近幾年的事情而已。

RISC-V主要發(fā)明人Krste Asanovic教授更是在不久前SiFive舉辦的上海、北京、深圳三城巡講－ “2023 SiFive RISC-V中國(guó)技術(shù)論壇”上宣稱，未來(lái)五年RISC-V將迎來(lái)迅猛增長(zhǎng)，到2025年RISC-V處理器核的出貨量將達(dá)到800億顆。他認(rèn)為RISC-V將勢(shì)不可擋，會(huì)應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。

RISC-V主要發(fā)明人、SiFive共同創(chuàng)辦人兼首席架構(gòu)師Krste Asanovic教授

RISC-V為何會(huì)無(wú)處不在

指令集架構(gòu)高度符合馬太效應(yīng)，同時(shí)指令集架構(gòu)的競(jìng)爭(zhēng)不只是技術(shù)層面的競(jìng)爭(zhēng)，更多的是商業(yè)模式的競(jìng)爭(zhēng)。為什么說(shuō)RISC-V勢(shì)不可擋，會(huì)無(wú)處不在，正是因?yàn)楫a(chǎn)業(yè)界對(duì)新商業(yè)模式，對(duì)一個(gè)可用于所有領(lǐng)域的穩(wěn)定、開(kāi)源、開(kāi)放的指令集架構(gòu)的渴求。

Krste Asanovic教授認(rèn)為每個(gè)時(shí)代都會(huì)有對(duì)應(yīng)主導(dǎo)的指令集，例如微處理器時(shí)代的x86架構(gòu)，移動(dòng)互聯(lián)時(shí)代的Arm架構(gòu)，在當(dāng)下更垂直縱深的半導(dǎo)體商業(yè)模式下，以蘋果、特斯拉為代表的行業(yè)領(lǐng)軍公司都在自定義硅系統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，靈活開(kāi)放的RISC-V架構(gòu)正是為順應(yīng)“Vertical Semiconductor”（垂直半導(dǎo)體）時(shí)代而生。

更何況，RISC-V內(nèi)生的指令集架構(gòu)優(yōu)勢(shì)正在日趨明顯，優(yōu)異的PPA（Power/ Performance/Area）性能，基于開(kāi)源架構(gòu)的更多競(jìng)爭(zhēng)也在激發(fā)更多的創(chuàng)新……比如說(shuō)針對(duì)垂直應(yīng)用的RISC-V內(nèi)核供應(yīng)商就有阿里巴巴平頭哥、Andes、Cortus、Esperanto、Imagination、MIPS、NSITEXE、Rivos、Semidynamics、SiFive、TensTorrent、Ventana、芯來(lái)科技等等，選擇非常多。

在Krste Asanovic教授看來(lái)，RISC-V與Arm最大的不同是，Arm的IP供應(yīng)商只有一個(gè)選擇，而RISC-V有更多的供應(yīng)商可供選擇，即便客戶換了IP供應(yīng)商，之前所做的軟件驅(qū)動(dòng)、系統(tǒng)和應(yīng)用都可以沿用，無(wú)需從頭開(kāi)始開(kāi)發(fā)。這樣更便于客戶選擇市面上更優(yōu)秀的產(chǎn)品。

更為重要的是，RISC-V的生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)這幾年的發(fā)展，已經(jīng)準(zhǔn)備就緒。據(jù)SiFive企業(yè)營(yíng)銷與業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)資深副總裁剛至堅(jiān)先生介紹，截至目前RISC-V國(guó)際基金會(huì)的會(huì)員數(shù)已經(jīng)超過(guò)了3664個(gè)（相比2019年之時(shí)的435個(gè)，3年半時(shí)間增長(zhǎng)了超過(guò)742%），相比去年底的數(shù)據(jù)，則是增長(zhǎng)了超過(guò)15%。其中包括110家芯片廠商、54家軟件廠商、146家研究機(jī)構(gòu)、3家系統(tǒng)集成商、18家服務(wù)商（Fab、設(shè)計(jì)服務(wù)）。

對(duì)于RISC-V這樣一個(gè)新興的處理器架構(gòu)來(lái)說(shuō)，軟件生態(tài)至關(guān)重要，這也是RISC-V進(jìn)入更廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)的前提。在論壇的專題討論環(huán)節(jié)，有觀眾現(xiàn)場(chǎng)詢問(wèn)Asanovic教授RISC-V未來(lái)發(fā)展最關(guān)鍵的3個(gè)要素是什么，Asanovic教授回答：“Software！Software！Software！”

確實(shí)，對(duì)RISC-V來(lái)說(shuō)，僅僅指令集的開(kāi)源還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，整個(gè)行業(yè)要實(shí)現(xiàn)敏捷開(kāi)發(fā)、快速迭代，需要包括開(kāi)源處理器、開(kāi)源工具鏈、開(kāi)源IP、開(kāi)源SoC、操作系統(tǒng)、編譯支持等全方位的生態(tài)。特別是面向高性能芯片領(lǐng)域，RISC-V尚需統(tǒng)一操作系統(tǒng)、算法庫(kù)等軟件生態(tài)的支持。

目前RISC-V已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)于LiteOS、FreeRTOS、Linux、安卓AOSP（2022年，平頭哥RISC-V移植安卓的代碼被安卓AOSP社區(qū)收錄進(jìn)系統(tǒng)源代碼，這是安卓官方首次對(duì)RISC-V架構(gòu)的原生支持）等眾多等操作系統(tǒng)的支持。這意味著RISC-V完全有能力通過(guò)云、桌面、終端等不同操作系統(tǒng)承接各類軟件應(yīng)用。

SiFive首席現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師張巖先生在介紹RISC-V從嵌入式到應(yīng)用處理器及開(kāi)發(fā)工具時(shí)首先強(qiáng)調(diào)了，“RISC-V有著增長(zhǎng)最快的軟件生態(tài)系統(tǒng)?！盨iFive可以說(shuō)是RISC-V軟件工具和操作系統(tǒng)的最有力貢獻(xiàn)者，提供從編譯器（GCC, LLVM, PoCL）到調(diào)試工具、實(shí)用程序庫(kù)（GDB, binutils, newlib, glibc）到Linux內(nèi)核端口、ISS模型（QEMU）等。“而今天，所有SiFive的軟件工具都將免費(fèi)提供給客戶，沒(méi)有任何許可證秘鑰控制?！?br />
當(dāng)然，RISC-V的生態(tài)構(gòu)建需要行業(yè)參與者的合力，SiFive也深知此事不易，從一開(kāi)始便注重生態(tài)體系的構(gòu)建，目前已在軟件工具、操作系統(tǒng)等維度構(gòu)建了自己的生態(tài)圈。

在這次論壇上，眾多生態(tài)合作伙伴，例如Synopsys、Imperas、思爾芯、芯帶科技、 IAR、LAUTERBACH、Green Hills Software一同亮相，或通過(guò)專題演講、或通過(guò)Demo展示，紛紛從自身視角闡述了對(duì)RISC-V生態(tài)構(gòu)建的助力，以及如何與SiFive展開(kāi)合作。Synopsys作為業(yè)界領(lǐng)先的從驗(yàn)證到實(shí)現(xiàn)IP技術(shù)的提供商，在針對(duì)RISC-V這一新興的CPU生態(tài)體系，將加強(qiáng)和RISC-V生態(tài)中的領(lǐng)軍企業(yè)比如SiFive展開(kāi)全方位合作，通過(guò)系列合作共同幫助客戶快速解決SoC設(shè)計(jì)當(dāng)中使用RISC-V CPU面臨的驗(yàn)證和實(shí)現(xiàn)流程當(dāng)中的各種挑戰(zhàn)。Imperas致力于開(kāi)發(fā)RISC-V模擬技術(shù)和處理器驗(yàn)證，和SiFive合作也為開(kāi)發(fā)出軟硬件開(kāi)發(fā)人員適用的系列仿真模型，進(jìn)一步幫助客戶降低開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，加速產(chǎn)品上市流程。

可以看到，RISC-V生態(tài)大軍正以想象不到的加速度席卷而來(lái)，如今的RISC-V生態(tài)已經(jīng)跟幾年前大不一樣。值得一提的是，今年6月，谷歌、SiFive、平頭哥、英特爾等13家企業(yè)發(fā)起的全球RISC-V軟件生態(tài)計(jì)劃“RISE Project”，在比利時(shí)布魯塞爾正式啟動(dòng)。RISE旨在加速RISC-V的軟件生態(tài)建設(shè)及應(yīng)用商業(yè)化進(jìn)程，成員將聯(lián)合推動(dòng)RISC-V處理器在移動(dòng)通信、數(shù)據(jù)中心、邊緣計(jì)算及自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域的市場(chǎng)化落地。

SiFive針對(duì)AI、高性能，及車用垂直市場(chǎng)的布局

成立于2015年的SiFive，是Asanovic教授和他的學(xué)生共同創(chuàng)辦的，也是全球首家基于 RISC-V 定制化的半導(dǎo)體企業(yè)，同時(shí)還是商用RISC-V處理器核心IP、設(shè)計(jì)平臺(tái)和芯片解決方案的供應(yīng)商之一。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，目前SiFive的團(tuán)隊(duì)規(guī)模已經(jīng)擴(kuò)大到了600多人，累計(jì)贏得了超過(guò)350個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，出貨了超過(guò)10億顆芯片?？傮w的客戶量超過(guò)了100家，其中全球排名前十的半導(dǎo)體廠商，有8家采用了SiFive的RISC-V內(nèi)核。目前，SiFive估值已超過(guò)25億美元，英特爾、高通、SK海力士、西部數(shù)據(jù)等都是其投資人。

在談?wù)撃男┦袌?chǎng)將成RISC-V未來(lái)發(fā)力的重點(diǎn)時(shí)，剛至堅(jiān)先生在研討會(huì)現(xiàn)場(chǎng)梳理了4點(diǎn)：
一，對(duì)功率效率有較高要求的領(lǐng)域，比如移動(dòng)市場(chǎng)，目前RISC-V的功率效率相比arm會(huì)有30%~40%的提升，同時(shí)，谷歌已經(jīng)正式宣布RISC-V 成為 Android 支持的 Tier-1 架構(gòu)平臺(tái)；
二，汽車領(lǐng)域，電動(dòng)化和自動(dòng)駕駛已經(jīng)徹底顛覆汽車業(yè)，從硬件到軟件的徹底煥新將催生一個(gè)全新的生態(tài)；
三，AI領(lǐng)域，特別是生成式AI和大語(yǔ)言模型提升了對(duì)可編程性的需求；
四，特定的關(guān)鍵領(lǐng)域，例如NASA已在大型航天和工業(yè)項(xiàng)目中采用了RISC-V。

這4個(gè)領(lǐng)域不僅將成RISC-V未來(lái)破局的關(guān)鍵，更是SiFive率先布局以期搶占市場(chǎng)的重要支點(diǎn)。為此，SiFive提供了四大系列的處理器產(chǎn)品供客戶選擇：

SiFive Essential：提供涵蓋廣泛的處理器方案，用戶可選用貨架上的各系列標(biāo)準(zhǔn)處理器IP，也可以通過(guò)使用專屬的SiFive Core Designer工具來(lái)進(jìn)行對(duì)處理器的各種配置與構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)各種定制化的處理器核。

SiFive Performance：該系列是針對(duì)提供較高性能、又具備面積優(yōu)化的應(yīng)用級(jí)別的高性能處理器IP。此系列RISC-V應(yīng)用處理器適用于穿戴裝置、智能家庭、移動(dòng)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等各種應(yīng)用。

值得一提的是，SiFive最新的P400-Series和P600-Series就是這個(gè)系列的產(chǎn)品，這兩款產(chǎn)品是率先符合RVA22規(guī)范的。眾所周知，RVA22規(guī)范的重要性在于解決RISC-V碎片化的問(wèn)題，這也要求未來(lái)的各項(xiàng)應(yīng)用都需要符合該規(guī)范。同時(shí)，谷歌在6月初的RISC-V歐洲峰會(huì)上也揭示了未來(lái)第一版Android 15需要支持的RISC-V硬件規(guī)格，據(jù)悉，SiFive的P400-Series和P600-Series是目前市面上唯一完全合規(guī)的RISC-V CPU IP。

SiFive Inteligence：該系列在處理器設(shè)計(jì)上，采用最新的軟件優(yōu)先設(shè)計(jì)方法，具備高性能的矢量運(yùn)算，滿足人工智能與深度學(xué)習(xí)等領(lǐng)域各種應(yīng)用的需求。X280是該系列中最新的產(chǎn)品，該產(chǎn)品已被包含谷歌在內(nèi)的全球眾多一線客戶采用，后期這些客戶也將把相關(guān)的工具、軟件包、框架以及代碼庫(kù)開(kāi)源出來(lái)惠及產(chǎn)業(yè)界。

在論壇同期的展位上，SiFive也展示了其基于X280產(chǎn)品的人像/物品識(shí)別AI/ML解決方案Demo。Google已于2023年2月公開(kāi)推出MLIR框架下完整的AI/ML解決方案OpenXLA，SiFive已將OpenXLA/IREE軟件棧成功整合，SiFive Intelligence系列也是目前市面上唯一支持OpenXLA RISC-V的軟件與硬件解決方案。該Demo也是向業(yè)界宣布SiFive具備讓客戶快速進(jìn)入AI各應(yīng)用市場(chǎng)的能力。

SiFive Automotive：該系列處理器IP是為高性能、高能效、與系統(tǒng)安全等電子產(chǎn)品架構(gòu)的需求而設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)可涵蓋車用信息娛樂(lè)、電子座艙、網(wǎng)絡(luò)通連、ADAS先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)與電子產(chǎn)品等各種應(yīng)用場(chǎng)景。

P870-A是SiFive面向自動(dòng)駕駛，中央網(wǎng)關(guān)等需要高性能計(jì)算的應(yīng)用場(chǎng)景推出的新產(chǎn)品，而該產(chǎn)品也是SiFive的客戶，一家全球一線車用芯片大廠主動(dòng)向SiFive提出的硬件規(guī)格要求?？梢哉f(shuō)，在車用處理器方面P870-A是目前市面上可授權(quán)的車用處理器IP中性能最高的。

結(jié)語(yǔ)

這幾年RISC-V的火熱其實(shí)不僅僅是在中國(guó)，美國(guó)也有很多企業(yè)在關(guān)注，不論是谷歌、Meta、亞馬遜，還是其他初創(chuàng)企業(yè)都已在RISC-V方面加大投入，加上RISC-V軟硬件生態(tài)正不斷地完善，未來(lái)幾年或許真的會(huì)如Krste Asanovic教授所言：RISC-V將無(wú)處不在。