亚马逊入局RISC-V 开源架构未来如何走?

来源:《中国电子报》2021年03月26日

近日,亚马逊内部决定支持免费的开源方案RISC-V,以探索用其替代ARM的可能性。与此同时,亚马逊正在寻找具有RISC-V工作经验的工程师。有分析认为,云计算巨头亚马逊的加入有望加速RISC-V的发展,以促进其生态系统的进一步完善。

双方都有各自的拥趸

事实上,由于RISC-V意图通过将核心指令集以及其他关键IP开源,从而改变半导体的设计生态。有观点认为,RISC-V有可能改变现有的由ARM和Intel X86主导的处理器架构竞争格局。

据了解,RISC-V依靠其灵活、开源等优势,吸引国内外多家头部企业与科研机构先后加入其阵营。这给原本占据处理器IP绝大部分市场的ARM造成了不小的压力。

尤其在英伟达宣布正在收购ARM之后,很多科技巨头担忧ARM将失去在全球半导体产业当中的中立身份,可能形成新的垄断,因而都在加紧寻找替代品。而另一边,RISC-V为了不受美国禁令的影响,毅然将总部迁到中立国家瑞士,以确保其开源性不打折扣。两相对比,可以看出,业界对RISC-V的热度持续攀升。

公开资料显示,ARM架构和RISC-V架构皆源自上世纪80年代的精简指令计算机RISC。二者最大的不同之处在于,ARM是一种封闭的指令集架构,而RISC-V是一种完全开源的架构。只用ARM架构的厂商,便只能根据自身需求调整产品频率和功耗,不得改变原有设计。经过几十年的发展演变,CPU架构变得极为复杂和冗繁,ARM架构文档长达数千页,指令数目复杂,版本众多,彼此之间既不兼容,也不支持模块化,并且存在高昂的专利和架构授权问题。

反观RISC-V,由于选择使用BSD License开源协议,因此给予使用者很大自由,允许使用者修改和重新发布开源代码,也允许基于开源代码开发商业软件。其架构文档只有200多页,基本指令数目仅40多条,同时一套指令集支持所有架构,模块化使得用户可根据需求自由定制,配置不同的指令子集。

需构建完整的生态系统

不过,RISC-V也存在隐忧,那就是缺乏强有力的主导者,进而导致出现碎片化的问题。业内专家指出,由于RISC-V允许用户自己添加新指令,这就有可能使RISC-V碎片化,也许未来华为、高通、谷歌开发出的RISC-V处理器虽然都属于RISC-V,但却不能跑同样一套软件。毕竟完全开放与有力的领导是一对矛盾,如果无法解决这个问题,恐怕RISC-V很难成长到能与X86和ARM争雄的水平。

ARM与RISC-V的竞争有点像Windows和Linux之争。分析人士称,在ARM的传统优势领域,即手机领域,RISC-V基本没有机会,因为手机经过10年迭代后不太会彻底改变处理器内核了。但是在新兴的领域,尤其是物联网领域,RISC-V和ARM都处于同一起跑线上,而RISC-V凭着指令集开源等特性很有可能击败ARM,或者至少能够占据可观的市场份额。

矽昌通信创始人李兴仁在采访中表示,RISC-V指令集架构的开源特性使得芯片产品的验证能够解决个人、公司和政府关注的安全和可靠性问题,还可以通过缩减芯片面积、降低制造成本,实现低功耗的微处理器,也可以用于实现高性能的应用处理器。RISC-V的开源生态一旦建立,将对芯片设计业产生有力的推动作用。芯片厂商作为受益者的同时,由于开源特性,又反过来为RISC-V本身的发展提供良好的验证和支持,共同进步。

但同时他也强调,RISC-V当前还面临着性能差距、工具差距、软件和DSP差距、市场预期差距等多方面的问题。RISC-V目前只有在一些低频低功耗的简单场景有一些应用,但高端市场依然是ARM的天下。“因此,必须先构建起从软件到硬件、从设计到工具完整的生态系统,这就需要吸引更多的公司和人才加入研究。”李兴仁补充说。

值得关注的是,现在RISC-V在服务器场景下已有应用落地。比如美国硅谷的创业公司SiFive发布的U54-MC Coreplex IP,是全球首款基于RISC-V的64位四核CPU;阿里巴巴旗下的平头哥半导体发布的玄铁910处理器也是基于RISC-V架构。

分析机构Semico Research报告显示,预计到2025年,市场将总共消费624亿个RISC-V CPU内核。在包括计算机、消费电子和工业市场等在内的细分市场,RISC-V CPU内核的复合年增长率(CAGR)在2018年至2025年之间将高达146.2%。

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