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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?

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。

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。

截止 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。

参考链接:
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)


产业英特尔ARMCPURISC-V
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Wave Computing 是一家位于美国硅谷、致力于推动人工智能深度学习从边缘计算到数据中心的计算加速方案的公司。 Wave Computing, Inc正在用它基于数据流驱动架构(Dataflow Architecture)、系统和解决方案对AI深度学习现有的计算架构产生革命性的影响。与传统架构相比,它为AI计算提供了数量级的性能改进。公司的愿景是“为客户提供强大的深度学习计算能力、提升深度学习的速度和效率,无论客户数据是来源于数据中心还是边缘”。Wave将旗下的数据流驱动架构(Dataflow Architecture)和MIPS嵌入式RISC多线程CPU核及IP进行整合,致力于为下一代AI技术的发展提供源动力。Wave Computing被授予Frost&Sullivan 2018年“机器学习行业技术创新领袖”(Machine Learning Industry Technology Innovation Leader),并被CIO应用杂志评选为“Top 25人工智能提供商”(Top 25 Artificial Intelligence Providers)之一。加上MIPS,Wave目前拥有全球数百客户以及超过425项授权和待决专利。

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赛昉科技机构

上海赛昉科技有限公司成立于2018年8月,是RISC-V技术和生态的领导者,在RISC-V开创者和业内资深专家团队的带领下,成为国内具有龙头作用的RISC-V方案提供商。

 http://www.sifive-china.com
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