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RISC、CISC、RISC-V拟三分天下,RISC-V如何进阶向高端迈进?

2022-12-05 08:26:33 夏菲 阅读:
11月30日,在第二届滴水湖中国RISC-V产业论坛上进行了一场主题为“RISC-V的进阶之路”的圆桌讨论,就RISC-V已经可以落地的场景、在车规上和高性能领域的应用以及如何在实现“多样化”的同时避免“碎片化”等热点问题进行了现场调研,与会嘉宾就此进行了深入讨论。

X86系统已推出近30年,此前英特尔也一直在PC市场掌握着主动权。但近几年,随着移动互联网和智能终端的普及,大量手机应用催生了算力架构的持续演进,英特尔在全球芯片市场的份额正在被各方蚕食,能构建更高性能、更低功耗计算平台的ARM架构正在成为算力发展的主流。pMKednc

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谷歌旗下的Chromebook笔记本开始大多采用ARM架构处理器,微软在近些年相继发布Surface家族ARM版系列,苹果首款基于ARM架构的Mac于2021年面世。此外,ARM架构也吸引了国内厂家加入,2019年1月7日,华为发布了ARM架构的鲲鹏920芯片,用于替代X86的芯片,用于服务器领域。pMKednc

Omdia数据显示,2022年Q2全球服务器出货量340万台,Arm在其中所占份额已经达到了7.1%,从这种发展趋势来看,Arm已从低功耗领域往高性能方向走,意欲拿下原属x86的PC、服务器、HPC市场。pMKednc

而英特尔并未坐以待毙,英特尔先是开放X86架构,向希望开发芯片的客户授权X86软核和硬核,之后又加入了RISC-V阵营,通过扶持RISC-V来压制ARM的发展。不仅发布了基于RISC-V的芯片Nios Soft处理器,还携手SiFive开发了代号为“Horse Creek”的 RISC-V开发平台。pMKednc

逐渐形成了ARM(RISC)、Intel(CISC)、RISC-V在服务器领域拟三分天下的局势。pMKednc

11月30日,在第二届滴水湖中国RISC-V产业论坛上进行了一场主题为“RISC-V的进阶之路”的圆桌讨论,就RISC-V已经可以落地的场景、在车规上和高性能领域的应用以及如何在实现“多样化”的同时避免“碎片化”等热点问题进行了现场调研,与会嘉宾就此进行了深入讨论。pMKednc

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话题一:RISC-V目前在哪些应用领域/场景已经可以完全落地,主要原因和优势是什么?pMKednc

在这个问题上,担任主持人的中国RISC-V产业联盟理事长;芯原股份创始人、董事长兼总裁戴伟民邀请现场观众就“RISC-V目前在哪些应用领域/场景已经可以完全落地”进行了现场调研。pMKednc

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珠海昇生微电子有限责任公司CEO阳昕对于“无线连接芯片”排在首位表示认同,因为目前蓝牙、Wi-Fi、NB等采用RISC-V架构的芯片已经量产,从珠三角的终端产业链中也看到了很多应用。“原因在于这类芯片对于生态的诉求略弱,相对封闭,虽然没有被大家看到,但已经实现了完全落地。”pMKednc

同時,不难发现,排名第一的“无线连接芯片”正是这次滴水湖论坛中,发布类型最多的RISC-V芯片,如酷芯微电子的全球首款150M-7GHz全频段无线SoC AR8030泰凌微电子的低功耗高性能多协议无线连接SoC TLSR9芯昇科技RISC-V内核架构的NB-IoT SoC通信芯片CM6620纽瑞芯科技NRT82800系列面向智能手机和AR/MR的高性能UWB通信定位系统芯片pMKednc

其次,在阳昕认为“工业控制芯片”和“边缘计算芯片”可能是排在第二、三的位置实现RISC-V的落地化。工业控制芯片方面,目前TI旗下芯片占比较高,采用Arm架构的的意法半导体正在冲击该领域,而当下RISC-V和DSP的结合在技术上是非常好的一个“点”,工业控制芯片会给RISC-V普及带来较大的推动力。从边缘计算方面来看,整个生态尚未成型、OS(操作系统)等还没有形成业界统一标准,所以更依赖各芯片厂商、应用厂商的算法集积累。而在RISC-V上实现拓展性和差异化的CPU设计是更具优势的,所以极有可能实现大规模落地。pMKednc

问题二:在VR/AR/MR等下一代移动计算领域,CPU和操作系统尚未固化。如何在这些领域打造RISC-V产业链?

戴博士表示要关注新的市场、增量市场,例如像VR/AR/MR这种XR一类的新型可穿戴设备。他指出,自从人们有了智能手机后,打开电脑时间变少了,如果有一个种产品形态可以让人们打开手机的时间变少,又不影响使用应用,那一定会成为很好的增量市场。pMKednc

今年5月,谷歌发布了智能眼镜,苹果也已经大量布局智能眼镜专利,收购了不少公司,“这个增量市场值得大家留意。我们追iPhone追了十几年,但头戴式设备、AR/VR可能三到五年就会起量,谷歌眼镜十年上上下下,这一次可能会真的起来。”pMKednc

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在这个问题上,芯原股份高级副总裁、定制芯片平台部总经理汪志伟认为现在AR/VR、智能眼镜一类设备拐点已经出现。就像十多年前智能手机的时代一样,当时ARM跟安卓捆绑打败了MIPS;Marvell最早做安卓机顶盒,在机顶盒电视市场上打破了传统的Linux机顶盒的垄断。今天的AR/VR/MR和当初的智能手机一样,大家都有机会。与手机行业不同的是,AR/VR这类产品对体积要求要更小,因为需要戴在头上;硬件角度对功耗要求更高,对于CPU性能和安全隐私性也有一定要求。参考Arm CPU架构智能手机领域跟安卓的深度捆绑,在功耗上做了很多优化,针对穿戴式设备对功耗的要求只会更高,因此不能过度设计。另外就是安全性的要求。pMKednc

汪志伟表示,芯原也有帮助客户设计AR眼镜的经验,该领域是一个深度定制的芯片市场,需要异构硬件计算平台。包含了RISC-V、低功耗以及大核性能等方面的要求,甚至对于操作系统也要求是异构的。“这时要提升RISC-V与主流轻量级操作系统的融合(安卓还是比较重量级的),对于RISC-V而言反而有优势。当对主流嵌入式操作系统支持得比较好时,它们会反过来帮助RISC-V在这个市场成长。”pMKednc

戴博士指出,有人定义“元宇宙”是互联网3.0等等,他认为元宇宙时代的“Iphone”就是AR眼镜,而RISC-V在XR这一类下一代移动计算领域是有机会的。pMKednc

问题三、哪种车用RISC-V芯片可以最先得到大批量的应用?是否需要全部都通过车规?为什么?

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现场调研投票中,前三名分别是智能座舱系统(19.8%)、信息娱乐处理(15.07%)和电池管理(15.07%)。pMKednc

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但芯来科技(武汉)有限公司CEO 彭剑英指出座舱跟软件会有更强的依赖、还是软件生态,因此她并不认同智能座舱系统用RISC-V芯片可以最先得到大批量的应用,她认为总线控制系统、电池管理和高级辅助驾驶系统应排前三,因为对软件生态的依赖相对于智能座舱要少。pMKednc

她指出,“智慧座舱”从目前的发展来讲,其实会越来越像智能手机。而高通的“入场”带来了相对完备的平台和生态能力,对于国内新进入或者想从现在切入去做“智能座舱”的公司来说,是非常具有挑战的。pMKednc

正需求高涨的新能源汽车涌现出不少新应用,如车载以太网、自动驾驶或辅助驾驶ADAS、雷达等也有突破机会。当然也将与软件和生态有很大关联。pMKednc

“新能源汽车的趋势是软件定义汽车。智能座舱中将有很多APP,基本采用安卓生态。这就是为什么高通具有很强黏性和话语权、控制权。”彭剑英进一步分析:“高通有上千人的团队做软件积累,但是国内新公司要切入非常不容易,比如大算力、智能驾驶、辅助价值的软件生态并不统一,在不同细分领域其实都有机会。”她表示,从域控、车身控制、到座舱,这将是一步一步发展的过程。pMKednc

而对于“车规芯片”而言,不仅是RISC-V,很多国内芯片公司不管采用什么架构,都是刚刚起步。之前很多消费类芯片企业希望进军车规市场,但大家发现车规芯片跟消费类芯片有着很大不同。国内汽车芯片最先要通过的认证是ICQ-100,只有经过严苛的测试环节才可以算刚刚进入车规领域。pMKednc

如果还要对于芯片有功能安全等级要求,就要经过ISO认证。“这个认证并不是芯片产品出来之后去过就可以,而是在早期立项、研发过程当中就要开始参与准备认证工作,是一个长期的工作。” 彭剑英说到,国内也在试图建立自己的标准,但目前话语权、认证权还是以德系为主。据悉芯来目前和德国一家认证机构在做相关产品认证,预计在2023年初完成认证。芯来的客户方面也有二进制半导体等在集团应用领域去实现RISC-V车规级产品落地。pMKednc

此外,由于新能源汽车的崛起,开辟了如车载以太网、自动驾驶或辅助驾驶(ADAS)、雷达等新领域,在面对不同市场、细分领域和目标时生态尚未统一,RISC-V都还有机会。pMKednc

问题四、RISC-V在高性能应用领域,如数据中心/服务器、边缘计算等领域的发展主要靠哪些关键因素驱动?目前还面临哪些挑战?

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一个新的架构渗透到一个已有的成熟市场中,往往都是“从低向高”渗透的,但对于RISC-V来讲可能会有区别。北京嘉楠捷思信息技术有限公司副总裁汤炜伟表示,数据中心的最终使用者是B端,而PC、手机的最终使用者是C端。C端的特点是用户体验要求很高,需要非常完备的软件支持度、使用非常友好,才能够获得广泛认可。因此他认为:“RISC-V会先去渗透数据中心市场,而不是PC,但能走多远很大程度上取决于生态合作伙伴的能力和努力。”pMKednc

彭剑英也认同汤炜伟的观点,因为手机、PC的终端用户的应用生态太广泛了,很难集中;整个竞争的核心就在于生态。此外,彭剑英指出,无论是考虑到现在的大环境还是供应链,业界都要避免有一家绝对独大,客户都希望在自己的产品或供应链上有不同的选择,大家良性竞争才能更好地推进RSIC-V生态。pMKednc

对于RISC-V进入高性能领域的关键驱动因素,汤炜伟认可现场投票结果排名第一的“安全可控”,但汤炜伟表示,所谓安全可控,并不是指的政治意义上的,而是整个供应链的风险管理。因为Arm/x86架构集中于少数供应商手中,对下游客户是一种供应链风险。pMKednc

对此阳昕表示认同,她认为Arm之所以可以在数据中心领域占有一席之地,与其在于手机端的强占有率相关,因为手机最终要跟数据中心连接。“当我们的RISC-V在AR这一块做起来,也需要有自己的云端的东西。这两个东西一连接,那么它自主可控的连接生态,这个我觉得是生态里面本身安全可控的。抛掉供应链、政治等因素,这是产业本身需要的东西。”所以我认为高端RISC-V会在云端实现,而RISC-V开源的特性如果能把穿戴式行业做起来,可以两端同时发力。pMKednc

问题五、RISC-V应该如何既实现“多样化”又避免“碎片化”?

RISC-V的基本指令集只有40多条,但是可以扩展指令集并且是开放的,这就不可避免的面临“碎片化”问题。有人认为RISC-V的发展需要避免碎片化,但也有人认为因为物联网本身就是多样化的、碎片化的终端形态,需要更多不同芯片来支持。那我们该如何去理解这个碎片化?pMKednc

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戴博士指出,实际上Arm架构也是多样化的,每个系列的产品各有不同。RISC-V目前扩张得非常好,但每家公司规模都不大,而且很多是重复投入,这是核心问题。如何既要多样化,又避免碎片化? pMKednc

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汪志伟表示,过去Arm和MIPS两大主流CPU架构在嵌入式领域的相互竞争,最终只剩下一家独大,到现在才出现了RISC-V百花齐放的局面,由此可见“碎片化”是不可行的。pMKednc

要避免碎片化,第一,需要规范化、统一指令集。“尤其是扩展指令集。每家都想扩展指令,扩展的结果就是造成了事实上的RISC-V架构碎片化。”戴博士补充道:“所以碎片化的定义是指不同厂家有不同的指令集。多样化的不同在于,对不同的细分领域扩张不同的指令集,但每套领域的指令集还是统一的。”pMKednc

第二,鼓励开源。要去支持主流的操作系统,尤其是像这种开源的操作系统、比较容易支持。pMKednc

第三,要与Linux等软件开源社区合作。“最好RISC-V的开发商、硬件开发商能够提供基础的软件包去支持开源的操作系统和主流的开源软件社区,这样的话、就是跟整个软件生态一起成长。”汪志伟表示:“开源的软件社区也是拥抱多家不同的CPU架构的,因此在这个过程也要避免硬件指令架构的碎片化。”pMKednc

彭剑英提到,其实RISC-V最早给大家带来的冲击,就是其标准开放和提供的可拓展性,它的“多元化”也被大家看在眼里。她认为现在很多公司希望产品有差异化、更有竞争力,如果大家的IP一样,就很难做到“差异化”。pMKednc

但如何又要“差异化”同时避免碎片化?彭剑英认为需要一些有竞争力的公司有自信心去对RISC-V做贡献:“针对这一市场做出扩展之后,将其贡献出来,推动其成为改市场统一的标准(比如DSP指令等)。这样针对细分领域大家就是相同的、统一的标准,相应编译器和软件的供应链也都可以使用统一版本,而无需各家单独去开发。当然每一家都会针对性的做一些差异化的东西,这些特色需要尽量做到跟软件透明、不用影响到编译器和工具链,这样就可以既避免碎片化,又可以实现差异化。”pMKednc

问题六、是否有专利上的潜在风险?如何应对?

戴博士很形象地将开放指令集比喻为“字典”:“把字典里的单词拿出来写文章,当你文章写好了以后,就被告了,就是很可能侵犯了专利。”几十年来CPU拥有“海量”专利,那么作为开源指令集,但会不会同样存在专利风险?pMKednc

上海恒锐知识产权服务有限公司执行主任黄海霞表示,要避免专利问题,首先是要了解整个指令集架构现有知识产权的产业现状。目前50%以上的相关专利数据链都是美国本土企业的,中国本土企业处于“追赶、超越”的过程,目前原创专利的贡献率只有1/5,因此存在现有巨头的专利壁垒等问题。pMKednc

黄海霞建议从以下三个方面来避免风险:pMKednc

一:加强RISC-V专利布局、收购部分CPU专利、建立专利池。这一举措若要成功,需要行业同仁的共同努力,抱团取暖。例如可以建立一个“专利联盟”,承诺一个大家统一认可的协议:加入企业的知识产权还是属于自己的,但一旦某一家被诉,可以拿着其他家的专利去对抗起讼方(巨头或专利流氓)。pMKednc

二:企业要依靠自身局部领先优势,找准和做好自己布局的核心点。一个联盟组织的内部要尽量避免内耗的情况,实现共同快速成长。既要把自身的优势保护好,也要做到知己知彼。pMKednc

三:要紧盯下一代产品的发展趋势。“作为新的架构如何盯住下一代产品的发展趋势,然后盯着它去布局未来,假以时日手上一定会有有价值的东西存在。”黄海霞分享到,“只要有真正有价值的专利在企业内部,去运营它就可以产生巨大的收益。”企业在发展的不同阶段,需要去考虑布局或运营专利的收益模式,在风险管控上,既要做到小心谨慎,同时也要大胆尝试。pMKednc

最后,站在RISC-V产业联盟的角度,身为新一届中国RISC-V产业联盟理事长的戴博士表示,他将重点做两件事:pMKednc

1、解决专利的问题;ARM在专利上很多地方值得我们学习,RISC-V目前三千多家,大家彼此之间不应出现诉来诉去的现象。没有知识产权的时候企业很难保护知识产权,当企业有了知识产权的时候才知道保护知识产权。pMKednc

2、软件生态的问题;他认为“开源”和“开放”不是一回事情。开源可以不开放,开放可以不开源。联盟将推动开放的硬件平台帮助开源的软件发展。即在比较开放的硬件上写软件。例如在某个特定的领域,大家合作进行扩大指令集的工作,可以每家公司出一两个人,一起写软件,做好各自带回公司,这样至少可以解决一部分的“碎片化”的问题。pMKednc

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总结:pMKednc

本届滴水湖中国RISC-V产业论坛中讨论的六大问题,涵盖了RISC-V产业的技术、市场等领域,剖析了RISC-V发展中需要解决的问题,明确了联盟与企业的着力点,可见在全产业链的协同下,RISC-V生态在向有序发展迈进。pMKednc

责编:Demi
夏菲
电子技术设计(EDN China)助理产业分析师
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