RISC-V处理器年底大量上市：AIoT芯片市场开启抢夺战

科技从来不会停止前进的步伐，我们已经走过了pc和移动互联网时代，正在迈向ai和iot的时代。驱动时代进步的重要因素之一是计算力的提升，当然，每个时代都有其代表性的处理器架构。risc-v指令集架构（isa）近年来在全球范围内引发巨大关注，不少人认为risc-v将成为aiot时代的主要玩家甚至是代表性的指令集。

2019年底开始，基于risc-v的产品将陆陆续续上市。那么，risc-v将如何抢占aiot市场？risc-v真的能成为新的时代isa的代表吗？

risc-v免费是误解，灵活性是最大优势

或许是因为业界对arm的授权费有些意见，亦或单纯因为免费的产品更具吸引力，架构简单、完全开源的risc-v指令集一经推出就引发了巨大的关注。

全球范围内，包括西部数据、英伟达、谷歌、高通、华为、联发科等巨头都纷纷加入risc-v基金会。印度甚至在*的大力支持下，risc-v成为了印度的国家指令集。

此时，有人就把指令集开源和免费划上了等号，并且把免费视作risc-v的优势。risc-v指令集免费，但并不意味着risc-v处理器免费。

晶心科技总经理林志明也指出，遵循bsd（berkeley software distribution）确实可以免费使用risc-v指令集设计产品，但risc-v的cpu并不免费，这是一个误解。

晶心科技总经理林志明

有意思的是，这虽然是一个误解，但也是推广risc-v的好机会。

比如晶心科技就有risc-v freestart项目，这个项目可以让开发者免费使用晶心的risc-v n22核心，集成开发环境等，不过基于risc-v freestart项目设计的产品量产时则需要缴纳一定的版税。芯来科技也有“一分钱计划”，模式与晶心基本相同，目的都是为了推广risc-v。

面对千亿规模的物联网市场和有实力的竞争者，arm也采取了类似的做法。2015年，arm宣布开发者可以免费使用cortex-m0的知识产权，进行产品的设计和样品开发。

risc-v基金会中国顾问委员会主席方之熙博士此前接受雷锋网采访时表示，risc-v会将低端的设计完全开源免费，arm也能够把简单的设计开源免费供大家使用，想要使用risc-v的公司还是应该关注risc-v可以根据应用场景实现的差异化。

差异化或者说灵活性确实才是risc-v的优势所在。林志明表示，risc-v出现的时候，也是晶心成立11年的时候，一是出于职业的直觉，另一个是因为risc-v的理念和晶心推动的方向很接近，比如允许开发者增加指令集，所以我们一开始就很看好risc-v。

“另外，risc-v的包袱比较小，许多应用的并不需要一个非常复杂的处理器，而是需要做一些适度的减法。我认为risc-v在未来三十年最大的优势就是可以在计算机领域在各种解决方案上都能做到最优化。”林志明同时表示。

碎片化和生态不成熟纯属攻击话术

即便拥有灵活性的特性，想要获得市场，对于芯片来说ppa（power perform area）指标无法绕开。林志明表示，与同级别的arm产品相比，我们risc-v ip的cpu的ppa每项指标平均可以提高20%，如果做一个粗浅的加法，就可以获得60%到80%的提升。

这种显著的提升到底是risc-v指令集的本身特性带来的还是因为经验的积累？林志明认为各占一半，一方面，risc-v本身比较精简，包袱也比较小，加上我们的编译器做的比较好。另外，晶心成立近15年，我们协助客户量产的经验也能够发挥作用。

不过，对于芯片而言，只有获得客户的认可才可以谈成功。这其中，生态至关重要。去年，arm建立了一个网站攻击risc-v，从成本、生态系统、碎片化风险、安全性和设计保证方面攻击risc-v。谈及arm的攻击，林志明认为，这只是给攻击者自己壮胆用的，并没有对risc-v产生真正的打压，并且，现在攻击开源生态，本身就不会得到任何好处，反倒会产生反作用力。

那risc-v的生态系统以及相关工具链的发展情况如何？林志明表示，对于那些使用即时操作系统（rtos）的领域，risc-v已经成熟了。说的更具体一些，如果要把risc-v应用到嵌入式系统，比如验钞机、共享单车、电动车仪表、无人机飞控等都没有问题。但如果要用于更多的领域，比如航空航天，还需要发展。

晶心对risc-v工具链和生态的建设有不少贡献，比如晶心是dsp工作组的领导，还是快速插入工作组的联合领导，在指令集以及软件方面的工作小组也在积极参与。特别值得一提的是，risc-v的32位linux的主体就由晶心贡献。

至于碎片化，林志明表示这纯属攻击的话术。具体而言，risc-v指令集分为基本指令集和模块化扩展指令

只要risc-v基金会继续保持他的团队，严格要求所有厂商，宣称是risc-v的cpu就必须保证基本指令集彼此相容，这不可能存在所谓的碎片化。

至于扩展指令，不同的厂商就可以根据自身的情况选择是否增加，这也是risc-v具备灵活性特点的原因。

既然是否使用扩展指令不同厂商可以自主选择，因此扩展指令不仅不会相互兼容，是否开源也将由厂商自主决定。

再看安全性，林志明指出，必须强调，安全是全方位的。不过risc-v的标准指令集里还没有安全指令，工作组还在讨论和制定中。在标准指令集里的安全指令确定之前，risc-v也有许多保护措施可选。晶心十多年前就已经有安全微处理器产品，目前我们也与很多的安全厂商合作。

既可以用物理不可克隆功能（即puf，physical unclonable function），这是一种“数字指纹”技术，每个半导体设备（如微处理器）拥有唯一的身份。也可以构建信任根(root of trust)的平台环境。当然也有数个其他信任根(root of trust)的平台可以采用。平头哥的risc-v处理器就采用可信执行环境tee的方案。

“我们保证risc-v处理器安全的方法会包含但不限于上述的方式。对于处理器的安全，不同的公司会采取不同的方式实现不同的安全级别，但要实现更多的安全功能肯定需要付出更高的成本。”林志明表示。

risc-v成为ai和iot时代代表性的指令集需要机运

至此，无论是risc-v技术本身还是其生态建设的进展都已经非常清晰。接下来需要关注的就是risc-v未来的发展。

产品进展方面，林志明表示：“作为risc-v cpu ip的领导厂商，我们第一个risc-v cpu ip是2017年第四季度提出的，2018年开始陆陆续续获得客户的采用。客户取得授权后需要设计和投片，到现在一年半时间差不多刚好样品出来。再花半年推动量产、上市以及软硬件的整合，今年下半年和明年年初开始risc-v的产品就会比较多的投入市场。”

林志明透露，采用晶心risc-v ip的产品中，大概50%的产品都与ai和iot相关，有些是纯ai的。并且，边缘计算的产品比较多，也有应用于数据中心和服务器的产品。

虽然risc-v技术本身的优势明显，也已经有平头哥、华米、格兰仕等公司相继推出risc-v指令集的处理器，但未来risc-v能否成为一个时代标志性的指令集？林志明认为这需要一些机运。

回顾已经取得巨大成功的x86和arm，这背后分别是英特尔和微软，arm和谷歌的深度合作甚至是捆绑，打造标准化的平台，借助pc和智能手机单体几十亿出货量的市场，成为两个时代最成功的处理器指令集架构。

“risc-v已经获得了市场的认可，想要获得x86和arm那样的成功，需要与像华为或者苹果这样体量的公司进行组合，才可以把risc-v cpu做的很大。另外，iot市场一个明显的特点就是产品种类多但量比较少，但risc-v需要有一个像手机和pc一样出货量很大的产品品类，这不是技术的问题，而是需要机运。”林志明说到。

目前，无论是物联网还是ai都没办法实现标准化的平台。那么，在机运到来之前，risc-v可以进军存量市场，也就是基于risc-v设计手机处理器，林志明认为这最有资格的就是华为。除此之外，就是耕耘ai和iot这样的新兴市场，这时候，比拼的就是谁能够提供更优的解决方案。

上面提到，risc-v指令集架构的灵活性可以让开发者在ai和iot领域都能实现很多创意。除此之外性能的功耗也是取胜的关键。

以挖矿（数字加密货币）为例，刚开始矿工使用cpu挖矿，后来转向了gpu，再后来甚至有使用手机挖矿的，但最终是asic胜出，因为无论cpu还是gpu，在这一场景都会有许多指令集用不到，这就不能实现最优化。

而asic足够高效，耗电也更少。risc-v同样具备这样的优势，能够提供合适的算力，并且兼具低功耗的优势。

还值得关注的是，虽然都是risc-v ip的提供商，但晶心、芯来科技、sifive之间也有合作。林志明表示，我们与他们现在不是纯粹的竞争者，而是竞合者。

在技术上，我们是合作关系，希望通过合作壮大risc-v的生态，但在商业层面，如果客户要选择risc-v ip的时候，我们就是竞争关系。

小结

risc-v是当下最受关注的指令集，特别是在国内大力发展自研芯片的背景下，简单、完全开源的risc-v指令集架构是一个好的选择，受到更大的关注自然也可以理解。而这样的热潮也让arm感到紧张，并且攻击risc-v。

不过，risc-v在嵌入式领域的工具链已经准备好。并且，只要risc-v基金会保持运作，保证risc-v处理器基本指令集的相互兼容，碎片化更多就是一个攻击的话术。安

全方面，risc-v标准指令集中目前还没有安全指令，但可以用多种方式保证risc-v处理器的安全。

至于risc-v能否成为ai和iot时代的时代代表性指令集架构，技术本身不存在障碍，但林志明认为需要一些机运，与巨头公司的深度捆绑，或者找到pc和手机量级的产品。

毋庸置疑的是，随着risc-v产品的大量上市，aiot芯片市场，x86、arm、risc-v的争夺战正变得激烈。