
央廣網北京12月17日消息 數據顯示,2025年全球半導體IP市場規模將增長至86億美元。長久以來,芯片領域形成以英特爾X86、ARM為主的指令集陣營,為打破芯片專利壟斷,中國科研院所、科技企業紛紛加入開放式架構芯片RISC-V的陣營。RISC-V在芯片應用領域前景如何?對中國芯片產業意味著什么?國內相關產業有哪些成功的案例?未來,中國又將于此打造怎樣的競爭版圖?
長期以來,圍繞芯片架構、安全性和性能改進的IP設計一直是半導體供應鏈的關鍵。據Counterpoint最新的報告,到2025年,全球半導體IP市場規模將以年均11%的復合增長率增長至86億美元。這個市場目前由英特爾、Arm等公司主導。
一段時間以來,圍繞“十四五”規劃綱要中“支持數字技術開源社區創新發展”的精神——中國知名科研院所、大型科技企業紛紛投入一種開放式架構芯片RISC-V陣營的研究和實踐中。
RISC-V是基于RISC(精簡指令集計算)建立的開放指令集架構,與大多數開放指令集不同,RISC-V可以免費用于設備中,允許任何人設計、制造和銷售芯片和軟件——尤其是在物聯網中,有廣泛應用的場景。這條賽道將賦予中國芯片產業,怎樣的想象空間呢?
經濟之聲評論員、【遠見】欄目制作人 王思遠(左);中科院計算技術研究所副所長、中科大教授 包云崗(右)
開源架構RISC-V 另辟蹊徑的芯片路
思遠:長期以來,圍繞芯片架構安全、性能等問題的IP設計,一直是國際半導體產業供應鏈競爭的關鍵。芯片是很抽象、很復雜的產品,眼下為什么大家會在RISC-V架構技術上投入這么多,為什么說它如此重要?
包云崗:RISC-V是一種CPU指令集標準,實際上世界上有很多種標準——假設造橋的某種結構,如吊橋、鐵索橋等,是一種標準化形式,CPU領域里面這些架構標準,之前都是歸具體公司所有。比如英特爾從1971年至今的50年,擁有X86芯片的架構(專利)。80年代成立的ARM的架構標準也屬于具體公司所有。
以造橋為例,即使你有造橋的能力,但當你要去造一座斜拉索橋,就要給這種技術的公司交費,這是CPU領域的現狀。RISC-V不同,這個標準是開放的、開源的。
展開全文RISC-V 是一種精簡指令集架構,最早在1980年提出。后面的V,表示第5代。第5代最大的特點是開放免費,意味著全世界誰都可以用它做自己的芯片,做自己的CPU。
這是一種標準,就像說螺釘和螺母,大家都是約定了直徑是5毫米,這個就是標準、規范——意味著按照這個標準,你可以做自己的螺釘和螺母的產品了,軟件也可以基于這個標準來去設計。只要大家都遵循同一標準,軟件和硬件就能夠在一起工作。
中國產學研扎向芯片“開源”賽道
思遠:當下的中國芯片產業中,科研院所、大型科技企業都扎向這個賽道。中國的RISC-V應用是什么樣的情況,在解決芯片設計環節的難題上,能發揮什么作用?
包云崗:很明顯,過去幾年中國對RISC-V的關注度越來越高。產業界有很多企業,像阿里平頭哥、包括華為,都在積極關注。國際上RISC-V有個國際基金會,中國企業也在積極參與,它是一個共同維護的社區,基金會總部在瑞士,有很多國家的企業參與到基金會,大家一起來管理,其中有重要決策、投票權的是理事會企業,目前有18個理事會成員,中國企業占9個。
國內的學術界也在積極參與,越來越多的科研工作、教學,都會基于RISC-V開展。當然,政府部門也越來越關注,特別像一些地方政府,都看到了這樣一個新機會——它的開放性對一些地方產業的發展也是有幫助的,特別是未來智能物聯網的時代,越來越多的物體里都要嵌入芯片,哪怕是杯子、臺燈,所以對這類芯片的需求會很大。
思遠:對科技企業而言,踏入設計、制造這種芯片的門檻高嗎?RISC-V的芯片與其他兩種主流架構的芯片,在產品性能上有差異嗎?
包云崗:這個標準規范跟性能是沒有大關系的。還是用前面“螺釘和螺母”的例子,大家都約定好是5毫米直徑,但至于這個螺釘螺母的重量、硬度,與標準本身無關。RISC-V是指令集標準,可以基于此做高性能處理器,也可以做低功耗處理器,這些都沒有問題。
包云崗接受總臺央廣經濟之聲采訪(央廣網發 受訪者供圖)
多元賽道開花 產業聯盟需“定主線、促合力”
思遠:中國產學研界,怎樣在這條賽道上形成合力?就是讓各家機構、企業避免單打獨斗,在開源基礎上,中國科技力量擰成一股繩?
包云崗:2018年時,中國就有這樣的聯盟,比如綜合開放的指令集生態聯盟,這是在中科院支持下,下屬指導單位成立的。在地方上,比如上海也成立了產業聯盟,通過聯盟匯聚一些企業的力量,大家在未來,就一些趨勢和具體技術上,都是有共識的。這些共識也可以在國際基金會里有體現。
下一步,要推進更緊密合作,把這些企業聯合起來、在技術層面上形成一些合作。這個是以前,用傳統像ARM這種指令就不太可能實現的。開放指令集,理論上可以實現有多個企業一起來做一個CPU芯片,知識產權共享。
中科院在幾年前有一些這種戰略級部署,希望能形成一些主線。現在技術“分散化、碎片化”的原因是沒有主線、各自為戰,一旦形成主線以后,可以讓各方力量都匯聚。目前,我們已經形成這樣的態勢了,比如中科院計算所這邊,有“香山”這樣的高性能開源主線,最近大家看到像阿里平頭哥推出來的玄鐵開源處理器,在終端低功耗這方面,做得非常好,所以這些形成非常好的互補。未來,要形成一個“全譜系”的RISC-V的主線,為不同企業選擇自己所需要的芯片,提供了很好的基礎。
思遠:這種應用芯片,未來具體怎么改變產業和百姓生活,有沒有例子?
包云崗:產業中有很多。比如,剛才提到的阿里平頭哥,玄鐵系列的RISC-V處理器的IP,被珠海全志科技公司研制出板卡,而且是全球出貨量最大的板卡之一。在AIoT物聯網里的硬件和場景中,比如智能音箱等,都有很大機會。
像中科院計算所這邊做的“香山”,是在高性能這塊的標桿,因為以前還沒有人去用RISC-V去做高性能的處理器,并且是開源的?!跋闵健睆?021年6月開源,短短三個月,在全球最大的開源軟件托管網站上就有2000多個星標了,幾百位開發者在基于香山去做自己的設計。
在通訊領域,也有人在做RISC-V的芯片,比如廣東那邊也有研究院,做RISC-V的5G芯片。這樣的例子還有很多。
產業機遇與挑戰:多元需求和打造生態
思遠:不同的物理空間、不同領域,RISC-V架構在遍地開花。最后請總結一下,現在中國RISC-V陣營,對打造芯片設計競爭的優勢版圖,意味著什么?將面對怎樣的機會和風險?
包云崗:首先,RISC-V對中國來講,是一個很重要的機會,中國的最大優勢可以概括為兩方面:
一方面是市場大、場景多,需求多元化、碎片化,適合用開放、開源定制,開放架構會滿足更多元的需求。
二是中國的人口紅利,用戶多、工程師多,以前把芯片設計門檻開得特別高,很多技術人員沒辦法“走進去”。但用開源、開放的方式,就可以培養出更多的芯片相關人才,所以對產業人才培養,相信也是一個機會。
思遠:就像中國的互聯網產業,之所以跑得快,很多核心技術都是基于開源做的。參與的人越多、大數據越多,經驗就越多——好產品,都是用數據“喂”出來的。
包云崗:也可以這樣認為。至于RISC-V的挑戰,在于生態構建,相對來說它還是比較新的處理器,所以構建生態還需要時間。以前的芯片生態,英特爾花了50年,ARM花了將近40年的時間。這是個長遠、長久的過程。
思遠:您覺得,這個生態在國內就可以建成和閉環了,還是指要在世界范圍內,打造生態?
包云崗:這個生態最終可能是全世界的,但就中國的兩個優勢而言,可能在國內就能夠形成生態基地,然后以它為基礎,輻射到比如“一帶一路”國家,特別是對發展中國家、第三世界國家,它們對RISC-V的需求會更強烈一些。
作者:經濟之聲評論員、【遠見】欄目制作人 王思遠