PC 时代成就了 x86，移动网络时代 Arm 是绝对的主流，即将到来的 IoT 时代，哪种指令集架构会成功？不少人看好 RISC-V。随着 RISC-V 在全球特别中国关注度提升，Arm 显然感到压力，并公开质疑 RISC-V 的成本、生态系统、版本分裂、安全性、设计保证等问题。让 Arm 真正有压力的，既不是开源也不是效能，而是弹性？
▲ RISC-V 基金会成员。
RISC-V 的中国热潮
RISC-V 是精简指令集架构（ISA），源自加州大学柏克莱分校 2010 年的新专案，架构简单、完全开源，且可透过延伸指令自订。推出几年后受到全球巨头的支援，辉达、WD、Google、高通、微软、华为、阿里巴巴等都加入 RISC-V 基金会。且在印度-的大力资助下，RISC-V 还成为印度的国家指令集。
RISC-V 指令集在中国更受关注，特别是去年中兴事件引发全民对中国芯的关注。“中国 RISC-V 产业联盟”和“中国开放指令生态系统（RISC-V）联盟”也在去年相继成立，上海市经济资讯委发表的“上海市经济资讯化委关于开展 2018 年度第二批上海市软件和积体电路产业发展专项资金（积体电路和电子资讯制造领域）项目申报工作的通知”包含基于 RISC-V 指令集架构的处理器芯片方向，可视为中国首个支援 RISC-V 的相关政策。
除了联盟和政策，中国企业也在推动 RISC-V 发展，中天微去年 9 月发表支援物联网安全的 RISC-V 处理器，同月，华米也发表 RISC-V 开源指令集可穿戴处理器。
此时，非营利性组织 RISC-V 基金会希望进一步加速 RISC-V 生态系统在中国的发展，为此成立了中国顾问委员会，并任命半导体资深人方之熙博士担任主席，带领委员会在中国推广 RISC-V 应用，对 RISC-V 基金会的教育与应用推广战略提供指导性意见，同时为 RISC-V 基金会和中国-之间的桥梁。
RISC-V 的热潮仍在持续，5 月 6 日，RISC-V 基金会开启了为期 11 天、跨越 5 个城市的 RISC-V 中国路演，在开幕站深圳，阿里巴巴集团平头哥半导体、芯来科技、晶心科技、UltraSoC、GreenWaves、SiFive 等公司，分享在 RISC-V 方面的最新进展及对 RISC-V 发展的见解。
RISC-V 能让中国芯避开走不通的两条路
方之熙在半导体领域有 30 余年经验，拥有近 40 项全球专利，曾任英特尔副总裁，并担任英特尔中国研究院第一任院长。对中国 RISC-V 热潮，方之熙接受雷锋网专访时表示：“RISC-V 在中国受关注有许多原因，但最主要的原因还是中兴通讯事件之后，从民众到产业界都意识到芯片是非常重要的产业，中国必须有自主可控的芯片。”
▲ RISC-V 基金会中国顾问委员会主席方之熙博士。
“但有两条路证明走不通，一条就是关起门来自己做，典型的就是龙芯。因芯片还是商品，效能再高，没人用就没有价值，所以必须有相应的生态系统发挥价值。第二条路就是跟在别人后面，中国有许多公司做 x86、Arm、IBM Power 芯片，在某些特殊领域，用这些指令集架构确实可以做一些事，但受 ISA 所属公司知识产权（IP）的控制，很难取得成功。”方之熙指出。
RISC-V 全球开放架构没有知识产权的限制，对中国而言是很好的机会。方之熙表示，RISC-V 既不是关起门来自己做，也不是跟在别人后面，希望中国抓住这个机会，开发自己的 CPU 或 MPU（微处理器）。
不过，生态建设对指令集的成功至关重要，因为在芯片产业，构建生态系统时，一开始就有软件支援架构，之后形态就很难改变。RISC-V 生态建设刚起步，涉及很多软件，特别是系统软件，但系统软件本身不赚钱，RISC-V 又是开源，因此美国 RISC-V 基金会董事会提了很多建议，希望美国大公司或-能出资。
“系统软件很难由一家公司来做，因是为所有 RISC-V 公司服务，目前美国方面还没有回应。我认为如果中国能有一些项目或资金投入，对于增强中国在 RISC-V 领域的发言权，以及研发中国的 CPU，都是很好的机会。”方之熙表示。
弹性才是 RISC-V 最大的竞争力
从构建中国自主可控的芯片的角度看，开源开放的 RISC-V 确实是不错的选择。那么从技术角度看，RISC-V 的竞争力是价格、效能还是功耗？方之熙认为是弹性。RISC-V 是免费开源的指令集，包含基本指令集、可选择指令集、用户指令和特权指令。基本指令集是任何使用 RISC-V 的公司或个人都必须做到的，操作系统和软件也建立在基本指令集上。可选指令集让使用者选择支援或不支援，用户和特权指令集则可根据应用场景需求增加。
▲ RISC-V 的优势。
可延伸指令集可能造成版本分裂问题，这也是 Arm 对 RISC-V 的质疑之一。方之熙表示：“开源的硬件和软件确实要注意版本分裂，对 RISC-V，由于基本指令集必须达成，系统软件也局限在基本指令集，因此透过必须做到的基本指令集和系统软件，避免版本分裂。”
他进一步表示，正是因为 RISC-V 提供可拓展指令集，也让 RISC-V 具备弹性，这一点非常重要。x86 和 Arm 的处理器都很好，但某家公司希望英特尔为 x86 处理器增加某些特徴时，英特尔几乎不可能做到，即便增加特定功能，价格也随之上涨。Arm 通用设计非常好，但许多 MCU 公司都用相同的核心，差距更多在 I/O 上，同质化很严重，最终就是拼价格。
还有不少人可能期待 RISC-V 的免授权费带来的价格优势，方之熙认为这并不会成为 RISC-V 最大的优势，RISC-V 会将低阶设计完全开源免费，Arm 也能把简单设计开源免费供大家使用，想使用 RISC-V 的公司还是应该关注 RISC-V 可根据应用场景的差异化。
效能和功耗方面，由于没有 x86 或 Arm 指令集背负的相容性包袱，从这个角度看 RISC-V 指令集对提升功耗和效能有很大的好处。但方之熙强调：“指令集与效能、功耗的关系不是太大，最主要的还是设计功力，一个团队如果设计过几次芯片，就会有较强功力，同样的指令集架构就能设计出功耗和效能更好的处理器。”
RISC-V 的弹性在 AI 同样能发挥作用。方之熙表示，AI 的资讯安全更重要，RISC-V 方案较灵活，更容易达成安全的效能。
RISC-V 的弹性将在四大领域展现优势
既然弹性是 RISC-V 最重要的特徴，那这种弹性在哪些领域能体现出来？
方之熙认为，第一个领域是 IoT，这个市场本身也面临版本分裂的问题，开发者可以开发 RISC-V 的用户指令集，满足从低功耗的可穿戴装置到普通家电再到工控市场等的芯片。
第二个市场是专属芯片，比如 WD 及 Nvidia 开发专属的 RISC-V 控制器，可以加入新指令，不仅能降低功耗和提高效能，还能设计不同的安全机制和安全算法。在中国，高铁、电网等细分市场对专属芯片也有很强的需求，还能满足自主可控的要求。
第三个市场是资料中心市场，亚马逊、Google、Facebook 都有自己的资料中心，但现在的资料中心处理器功耗是非常大的问题，由于这些公司在软件不依赖其他公司，因此可根据需求及商业模式设计适合自己的 RISC-V 处理器。特别是在 AI 时代，不同的深度学习算法对硬件架构的要求差距很大，这时候灵活的 RISC-V 处理器更能满足要求。
第四个市场是边缘计算市场，目前正快速发展，但业界广泛看好。在边缘计算市场，同样有非常多的应用场景，比如智慧家庭、智慧交通、智慧大楼、智慧工业，这些应用对芯片的效能、功耗、安全性都有不同的要求，RISC-V 的弹性很能发挥作用。
值得注意的是，目前 RISC-V 的标准指令集里还没有安全指令，但可以用国际通用法，比如 TrustZone 做到安全机制。但 Arm 的经验告诉我们，统一方法很容易被骇客发现问题或攻击。因此 RISC-V 基金会讨论多次，发现资讯安全在不同领域和不同国家很难统一，资讯安全委员会目前更倾向不在 RISC-V 加入统一安全指令，而是让不同领域和地区自己确定安全指令。当然，这些安全指令互不重叠。
方之熙表示：“真正理解 RISC-V 的优点，好好利用 RISC-V 的弹性优势，能根据应用需求，设计出差异化且合适的 RISC-V 芯片满足市场需求，一定比 Arm 好，将来会成为这个领域的第一名。”
使用 RISC-V 需要抛弃短平快想法
今年 1 月中国大概有 60 多家公司想使用 RISC-V，但想设计 RISC-V CPU 的公司不到三分之一。方之熙也特别指出，RISC-V 虽然开源，但不像 Linux 和 Android 拿来就可以用，RISC-V 是指令集架构，想要用它还要做很多设计工作，这些工作不仅必要且辛苦，甚至比 Arm 的设计还要难。
“想做 RISC-V 的公司一定要抛弃短平快的想法，因为芯片和网络不一样，不是更早把芯片推向市场就能占有市场。效能、可靠性、安全性更强，但推出时间晚一些同样能占领市场，关键还是要沉下心认真研究应用需求，让 RISC-V 芯片适应这个市场，让用户愿意用。”方之熙表示。
▲ RISC-V 基金会成员数量。
另外，RISC-V 在全球有超过 235 个成员，加入基金会的中国公司只有 20 多间。方之熙表示，希望鼓励和看到更多中国公司加入 RISC-V 基金会。他表示，加入 RISC-V 基金会每年的会费最低只要 5,000 美元，对一家公司而言不算很贵。加入基金会有很多好处，不仅能参加委员会各种活动，与不同背景、不同公司的人讨论各种提案，也能加深对 RISC-V 的理解。RISC-V 基金会非常民主，讨论新指令和标准时，如果中国公司不参与，有意见时当然也不会采纳。
小结
RISC-V 为新开源指令集架构引发全球关注，去年 Arm 建网站攻击 RISC-V 的行为表明 Arm 对新对手的担心。采访方之熙博士的过程中，他一直强调 RISC-V 弹性的优点。这很大程度证明了让 Arm 真正焦虑的，是 RISC-V 的弹性，更能满足未来市场的需求。基于 RISC-V 的弹性，能在 IoT、专属芯片、资料中心、边缘计算市场发挥效能、功耗、安全性等优势。
当然，我们也要看到 RISC-V 的问题，比如版本分裂的风险，以及生态系统的建设还处于非常早期阶段，想设计相对复杂的 RISC-V 芯片仍需要工具链支援。
（本文由 雷锋网 授权转载；首图为 RISC-V 原型，来源：Derrick Coetzee (User:Dcoetzee) [CC0], via Wikimedia Commons）
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