ARM危机!RISC-V逐渐进入主流

[导读]RISC-V内核开始出现在异构SoC和封装中,从一次性的独立设计转向主流应用,被用于从加速器和额外的处理内核到安全应用等各种领域。这些变化虽细微,但意义重大。这代表着越来越多的人接受基于开源指令集架构的芯片或小芯片(chiplet)可以与Arm、Synopsys(ARC)和Cadence(Tensilica Xtensa)等公司的内核相结合,从而创建一个相对便宜而灵活的定制选项。虽然RISC-V尚未在独立应用领域取得进展,但Ventana Micro Systems等公司正在测试基于RISC-V的高性能计算芯片在数据中心的应用。

内核开始出现在异构SoC和封装中,从一次性的独立设计转向主流应用,被用于从加速器和额外的处理内核到安全应用等各种领域。这些变化虽细微,但意义重大。这代表着越来越多的人接受基于开源指令集架构的芯片或小芯片(chiplet)可以与Arm、Synopsys(ARC)和Cadence(Tensilica Xtensa)等公司的内核相结合,从而创建一个相对便宜而灵活的定制选项。虽然RISC-V尚未在独立应用领域取得进展,但Ventana Micro Systems等公司正在测试基于RISC-V的高性能计算芯片在数据中心的应用。

异构设计有很多挑战,因为并非所有SoC中的模块或高级封装中的芯片/小芯片都是由同一个工程团队开发的。在许多情况下,它们甚至不是在同一个国家开发的。从集成的角度来看,组件越多越复杂。

虽然RISC-V的优势越来越明显,但潜在的问题也越来越突出。Davidmann表示,对于RISC-V社区来说,质量和验证是巨大的挑战,他们通常无法像一些大型处理器公司那样承担相同数量的验证周期。他说:“我们必须共同努力,合作构建应用生态系统,因为内核的质量将是未来的一大挑战。”

RISC-V在中国的发展非常迅速,英国机构Global Data甚至认为:“中国大陆在大力发展RISC-V架构,以摆脱对的依赖,5年后将会见到显著的成果,那时候说不定ARM就可有可无了。”

此语实在有些危言耸听,但不可否认的是,RISC-V的潮流正在迅速席卷而来。但就目前来说,RISC-V不可能太快取代现有的芯片架构,一些使用ARM的企业转向RISC-V仍要经历漫长的过程。

Gartner芯片行业分析师也表示:“RISC-V这类芯片架构的市场需要培养5-10年才有机会与ARM竞争,现在的问题不仅仅是生态没有建立起来,产品的性能也还有待提升。”

RISC-V的集成并不简单,需要更多的应用来管理核心质量和验证。随着RISC-V的生态系统的发展,未来肯定会展现出新的优势和挑战。

从架构复杂程度看,RISC-V本身非常简单,基础指令集则只有40多条,加上其他的模块化扩展指令总共几十条指令,其规范文档仅有145页,而“特权架构文档”的篇幅也仅为91页。ARM由于是一种封闭的指令集架构,所有厂商在采用ARM IP核心后,不能基于原有设计自行更改芯片,企业只能调整自身需求来迎合ARM核心。经过多年的发展,ARM指令集变得极其复杂和繁琐,相应的架构文档有上千页。这也变相导致了处理器的研发门槛要远高于RISC-V。

从加利福尼亚大学伯克利分校的一个实验室中翩然起步,如今距离RISC-V的诞生已经过了十年有余。这个每每被谈及,必与X86、Arm相提并论的新兴指令集架构,正在物联网、云端等更多应用场景中发挥潜能,吸引了众多企业纷纷布局。IP厂商Imagination在2022年夏季推出了首款商用RISC-V内核,用于片上系统(SoC)设计;英特尔2022年2月宣布正式加入RISC-V国际协会,并且投资4亿欧元与西班牙超算中心合作,计划在10年内开发出基于RISC-V的超算CPU;谷歌将为RISC-V芯片推出新的开源操作系统。

在与Arm的“专利战”爆发后,高通对RISC-V的布局更加积极。高通产品管理总监Manju Varma表示,高通已经基于RISC-V打造了许多产品,截至2022年底,采用RISC-V架构的高通芯片出货量已经超过6.5亿颗。目前,高通的PC、移动设备、可穿戴设备、联网汽车以及AR/VR头显的SoC中都使用了RISC-V微控制器。据市场调研公司Semico Research预测,到2027年,市场上将有250亿个基于RISC-V的AI SoC,预计同年收入达到2910亿美元。

目前25 个 RISC-V 国际顶级成员中有 13 个来自中国,包括阿里云、华为技术有限公司和中兴通讯、腾讯、百度等等,这些厂商都在RISC-V芯片上提前布局了,相信接下来芯片,在这些中国厂商的发展下,将会迎来真正的爆发。