未来,利用RISC-V架构打破欧美的垄断,将是一个可行的方案,在市场前景上已经被证实,也让其成为兼顾安全的芯片指令集架构,特别是自动驾驶汽车的兴起对支持边缘计算的硬件上的庞大需求,将为RISC-V架构构建完善生态提供很好的发展机遇。

一直以来,芯片制造环节是摆在中国厂商面前的难题,特别是光刻机的限制,让中国难以在先进工艺芯片上有更大的突破。但实际上,除了芯片制造,芯片设计也是中国薄弱环节,特别是在芯片架构上依赖ARM与X86架构,仍有被打压与限制的风险。

为此,针对当下迅速发展的智能网联车,中国工程院院士、中国科学院计算技术研究所研究员倪光南表示,RISC-V能很好地满足“需求定义软件、软件定义硬件”的时代需求,是智能网联车芯片的理想选择。

ARM架构并非“中立”

ARM架构是一种精简指令集架构,也是一种开发低功耗、高性能消费类和工业产品的微处理体系结构。目前,ARM的芯片产品应用领域非常广泛,Cortex系列的处理器及Mali GPU主要应用于消费电子产品、工业控制系统、汽车电子等领域;Neoverse系列芯片主要用于云计算、边缘计算等领域;Ethos NPU则以其强大效能比,广泛应用于机器学习领域;ARM的系统IP,包括AMBA总线、Corelink互联技术,在业界使用广泛。

目前,ARM架构已经在芯片界划出了自己强大的商业版图,甚至已经威胁到了英特尔X86结构。值得关注的是,苹果搭载ARM架构推出的M1系列芯片,不仅为轻量化设计,而且性能非常优异,意味着ARM架构正式入局桌面级芯片,将冲击英特尔X86结构在桌面级芯片市场垄断地位。在苹果的示范效应下,ARM架构未来有可能成为全球最大的芯片指令集架构!

然而,ARM公司是一家英企,自然会受到美国市场的干扰。尽管英伟达并购失败,但ARM公司还是难以摆脱美国市场的影响。以与华为的合作为例,在相关限制之下,虽然ARM公司没有官宣和华为中断合作,但依然没有授权最新架构给华为。而因俄乌战争的影响,ARM公司也中断了和俄市场的合作。这也在另一个层面证明ARM公司已经不具备“中立”属性。

不受限制的RISC-V架构

相对ARM架构,虽然RISC-V架构也来源于美,但却是全球各地智慧的结晶,自然也包含了中国科研人员的努力,其拥有着永久免费、开源的属性,是不受任何国家管制。在RISC-V架构上的研发努力,还是能有很好的保障的。

倪光南院士早在2019年就曾展望过RISC-V的发展前景。他表示,在设计方面,免除授权费用和知识产权风险的完全开源免费,是RISC-V存在的主要意义。

据悉,RISC-V指令集在最初设计时,其研发团队就明确表示要追求简约,丢弃历史包袱。目前RISC-V成型的技术代码集小,支持模块化、性能优越,能满足从微控制器到超级计算机等各种复杂程度的处理器需求。

倪光南院士当时就判断,未来RISC-V很可能发展成为世界主流CPU之一,从而在CPU领域形成X86、ARM、RISC-V三分天下的格局。

事实上也是如此,搭载RISC-V架构的芯片,而在同级别芯片的性能比拼当中,其表现已不亚于ARM架构。同时,除了中科院、阿里巴巴之外,国外厂商苹果、高通、瑞萨电子等大厂也为RISC-V架构站位,比如高通2019年参与了RISC-V明星企业SiFive的投资;瑞萨电子于2021年与SiFive建立战略合作关系,共同开发面向汽车应用的下一代高端RISC-V解决方案。

其中,特别要提到的是,英特尔加入RISC-V国际基金会。按照中科院大学教授、中科院计算所研究员包云岗的观点,英特尔此举属于其IDM 2.0规划的一部分,目标是将RISC-V生态和Intel Foundry Service(IFS)联接起来,从而希望在和台积电的竞争中赢得优势。作为X86架构的拥有者,英特尔为发展IFS业务而支持RISC-V,势必会进一步促进中国企业加大投入,推动搭建完善RISC-V生态。

同时,对于英特尔而言,自身x86架构已经足够成熟,也足够稳定强大,放眼行业内也只有ARM架构可以与之抗衡。但是现在行业内新星RISC-V架构想要打破这种现状,而且市场反响不错,那么英特尔持续加码RISC-V架构,可以通过研究该架构,来优化自身x86架构,稳固提升x86架构的市场竞争力。

总结

近几年,新能源车大爆发,带动了以车为载体的智能电子发展,智能化+网联化也已经成为未来汽车技术的重要发展方向。而RISC-V作为一种永久免费、开源的新架构,正被用于一系列汽车系统,从ASIL-D安全等级控制器和安全协处理器、人工智能加速器,到基于氮化镓功率半导体的先进电动汽车电池充电器控制器,甚至用于轻型电动汽车的高压单片电机驱动控制器。

未来,利用RISC-V架构打破欧美的垄断,将是一个可行的方案,在市场前景上已经被证实,也让其成为兼顾安全的芯片指令集架构,特别是自动驾驶汽车的兴起对支持边缘计算的硬件上的庞大需求,将为RISC-V架构构建完善生态提供很好的发展机遇。

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