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RISC-V开源优势愈加显著,CPU架构三足鼎立之势已成?

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机器之心Pro 2021-04-08 17:37

机器之心报道

编辑:维度、陈萍

在 CPU 架构领域,Arm 架构和英特尔 x86 架构分别在移动端和桌面端占据了绝大部分市场份额。但是,Arm 架构的收费授权模式和 x86 架构的不对外授权使得越来越多的芯片研发企业转向了开源架构 RISC-V,其开源性和易用性为芯片市场打开了另一扇大门。近日,IEEE Spectrum 的一篇文章详述了 RISC-V 在全球芯片开发商中的崛起态势,并强调开源将在芯片架构竞争中发挥关键作用。

如今,大多数智能手机、平板、路由器等移动端 CPU 基于 Arm 架构,属于精简指令集;PC 和服务器等桌面端 CPU 基于英特尔的 x86 架构,属于复杂指令集。但与此同时,美国、欧洲以及亚洲越来越多的公司正转向另一个开源的芯片架构——RISC-V,该架构甚至允许初创公司设计定制化芯片,并在使用专用芯片架构时不需要支付高昂的注册费用。

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RISC-V 架构于 2010 年始于加州大学伯克利分校,但很多贡献者是该大学以外的志愿者和行业工作者。作为一个基于精简指令集的开源指令集架构,RISC-V 允许编程人员以及他们编写的软件直接控制计算机硬件,并且它的开源灵活性使其成为了越来越受公司欢迎的芯片架构,如计算机存储巨头希捷和西部数据公司、国内电商公司阿里巴巴等。

此外,RISC-V 架构还有其他重要特性,如架构简单、易于移植、模块化设计、完整的工具链、开源实现、成功的流片案例以及丰富的社区贡献等。

科技大厂开始考虑 RISC-V

2021 年 3 月,曾与 Arm、X86 比肩的 MIPS 也放弃了自研架构,转投 RISC-V,新的 MIPS 也成为了 RISC-V International 的成员。

RISC-V International 首席技术官 Mark Himelstein 表示:「很多跨领域的大公司都开始考虑选择 RISC-V 芯片了」。

Mark Himelstein。

这些公司拥有包括竞争芯片架构的拥有者和开发者,现在仍然主导着市场。英伟达在收购 Arm 架构所有者 Arm Holdings 的同时,也在其 GPU 芯片中使用了 RISC-V 架构。英特尔还可能通过其不断扩大的代工业务来帮助加快 RISC-V 的使用,该业务旨在为其他公司制造基于 x86、ARM 或 RISC-V 体系架构的芯片。这些迹象都表明,RISC-V 与其规模更大的竞争对手有着巨大的发展空间。

时代变迁的另一个迹象是 Wave Computing,它是 MIPS 芯片架构的拥有者,最近破产并以 MIPS 命名新公司,并且有了基于 RISC-V 开发芯片的新计划。更名后的新公司宣布加入 RISC-V International 组织。

RISC-V organization 于 2020 年在瑞士重新命名并注册,目前约有三分之一的成员在北美、三分之一的成员在欧洲、37% 在亚太地区。印度和巴基斯坦等国家已经将 RISC-V 作为本国芯片开发的指令集架构。

中国也是 RISC-V 的主要使用国,尽管大多数中国科技公司仍严重依赖 Arm 和 x86 架构。2019 年,阿里巴巴通过其半导体子公司平头哥,已经开发了基于 RISC-V 架构的玄铁 910 处理器。

新型玄铁 910 处理器。

目前全球 RISC-V 组织的首席会员一共十三名,几乎全部是中国机构和企业,其中包括阿里巴巴、晶心科技(台湾省)、成为资本、华为、中科院计算研究所、中科院软件研究所、清华 - 伯克利深圳学院 RIOS 实验室、中兴、赛昉科技、希姆计算和紫光展锐。

2018 年,中国开放指令生态(RISC-V)联盟(CRVA)成立,在随后的两年中不断扩充成员单位,其副理事长单位包括百度、紫光展锐、杭州中天微、华为、长虹、腾讯等知名科技企业。

开源成为芯片架构之争的关键

也有人猜测,由于美国的出口禁令,英伟达 400 亿美元收购 Arm(虽已受限)是否会让中国企业继续使用 Arm 架构变得复杂。这种不确定性可能为更多中国公司采用 RISC-V 架构提供另一个令人信服的理由。但无论如何,Arm 似乎渴望留住中国客户。

「我们预计这笔交易不会对 Arm 在中国的业务产生任何负面影响,」Arm 物联网业务副总裁 Mohamed Awad 表示。「英伟达将保持 Arm 开放授权模式和合作伙伴关系,为全球任何行业的客户提供服务。」

Mohamed Awad。

截至 2019 年,Arm 架构在智能手机 CPU 领域占据 95% 的市场份额,在所有类型的芯片和处理器中占据 34% 的市场份额。Arm 已经意识到 RISC-V 越来越受欢迎。Awad 用一种更委婉的方式指出,「Arm 仍然是开源社区和运动的最大支持者之一,有 500 多名 Arm 工程师致力于开源项目。」

然而,Awad 还指出,在大规模生产芯片时,开源硬件可能面临一些验证和支持方面的挑战。

RISC-V 似乎意识到了这些挑战。目前,该机构部署了数十个技术工作小组来确保 RISC-V 架构很好地适应各类标准,满足多样化芯片应用的需求,并提升芯片安全。

尽管 RISC-V International 和 Arm 采用的模型不同,但双方都同意未来的芯片开发将涉及不同的芯片架构阵列。Awad 预计称,在未来的芯片设计中,开源将与传统的 IP 许可模式以及电子设计自动化工具共同发挥重要作用。此外,Himelstein 也表示,世界上有很多地方可以让多种处理器共存,并且 RISC-V 的开源和免许可模式将成为芯片架构的竞争优势。

https://www.jiqizhixin.com/articles/2021-03-25-7#at?hmsr=toutiao.io&utm_medium=toutiao.io&utm_source=toutiao.io

https://spectrum.ieee.org/tech-talk/semiconductors/design/riscv-rises-among-chip-developers-worldwide?utm_source=feedburner&utm_medium=feed&utm_campaign=Feed:+IeeeSpectrumFullText+(IEEE+Spectrum+Full+Text)

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