阿里、腾讯先后入局，RISC-V如何带动芯片产业变局？

2010年，在美国加州大学伯克利分校，一位教授与两名研究生正在为他们的项目犯难，因为这个项目需要用到一种计算机指令集架构，而当时市面上的指令集无论是主流的X86和ARM还是其他，都不能很好地满足他们的需求，同时还存在授权难，价格昂贵等问题。

经过多番考虑，他们决定做一个新的、开源的指令集，也就是随后诞生的RISC-V。彼时的他们也没有想到，RISC-V会在数年之后成为芯片产业的焦点。而项目的带头人大卫·帕特森正是精简指令集RISC（Reduced Instruction Set computing）的发明者。之后在2018年，大卫·帕特森与前斯坦福大学校长约翰·亨利斯也因为在RISC发明上的杰出贡献获得由美国计算机协会颁发的2017年图灵奖。

图片：大卫·帕特森（右）与约翰·亨利斯（左）

约拍摄于1991年；来源：ACM

2022年7月，RISC-V国际基金会首席执行官卡莉斯塔·雷德蒙德就指出RISC-V架构芯片出货量已突破百亿颗，这也意味着，RISC-V仅用12年就走完了传统指令集架构30年的发展历程。相关研究预测，到2025年，RISC-V架构芯片有望突破800亿颗。

可以看到，RISC-V产业的发展正在显著加速，在X86和ARM两大架构统治的芯片市场，RISC-V被认为将带来三足鼎立的格局，也因此成为不少头部科技企业重点发力方向。中国工程院院士倪光南曾预测，未来有望形成X86、ARM和RISC-V 三分天下的格局。

那么，RISC-V是否真的会成为芯片产业的颠覆者？它又将如何改变芯片产业的发展走向？

破局者RISC-V

熟悉芯片产业的读者应该知道，一颗芯片的诞生，要经过设计、制造、封测等多个环节。其中，芯片设计是整个产业中的关键一环。过程中，芯片设计者要根据指令集进行微架构和核心设计，而微架构决定着芯片的性能、功耗和面积；同时，指令集也决定着软件研发投入的效率。

图片：芯片 来源：《麻省理工科技评论》2019年2月刊。

那么，什么是指令集？所谓指令，就是指示计算机的处理器芯片执行某种运算、处理功能的命令，而所有指令的集合就被称作指令集。目前市场上常见的指令集包括X86、ARM、RISC-V、MIPS、LoongArch和SW64等。其中，X86指令集在PC和服务器领域占据主导地位，而ARM指令集则在移动终端领域具有绝对优势，两者都拥有超40年的发展历史。

要做市场的破局者，RISC-V的底气从何而来？

首先，RISC-V具有开源架构，且基于BSD协议给予开发者最高级别的开发、改动权限，这就意味着，任何企业或个人都可以按照自己的需求进行开发进而商业化，无需担心IP问题，更无需支付高昂的授权费用，这无疑会让RISC-V在更短时间内渗透市场；其次，RISC-V具有优异的功耗比，能很好满足多样化的终端需求以及智能应用都对芯片功耗的要求，由此可以预见，RISC-V在物联网、产业数字化转型领域将有很大的发挥空间；最后，相较于X86和ARM，诞生于2010年的RISC-V也少了一些历史包袱，其架构在设计时得以规避计算机架构几十年来发展的弯路，使其在扩展性、精简性、模块化方面充满竞争力。

RISC-V的这些优势，让它受到海内外科技企业的追捧。2015年，RISC-V基金会成立，旨在维护指令集架构的完整性和非碎片化。发展至今，RISC-V基金会已经吸引了全球70多个国家和地区逾3000名会员，覆盖芯片厂商、芯片设计服务公司、软件提供商等软硬件公司，同时还包括大学、科研机构和投资机构等。

RISC-V的2022年

过去的一年，是RISC-V高频出现在大众面前的一年。X86指令集的创造者英特尔无疑是这一波潮流的主要带动者。

2022年2月7日，RISC-V国际基金会宣布英特尔正式加入并成为其Premire高级会员；英特尔也宣布投入10亿美元打造创新基金，其中部分将支持RISC-V发展；之后英特尔也有了更近一步的大动作，在2022年年中，英特尔宣布与西班牙超算中心合作，计划投资4亿欧元建立联合实验室，并在10年内开发出基于RISC-V架构的超算处理器。作为芯片领域的佼佼者，英特尔对RISC-V的热情，也侧面印证了这一指令集的巨大潜力。

图：Intel芯片 图源：Pixabay

2022年9月，NASA 选择了RISC-V厂商 SiFive为它们即将推出的高性能航天计算 ( HPSC ) 处理器提供核心CPU，预计 HPSC 将用于几乎所有即将进行的太空任务。值得关注的是，SiFive正是2015年7月由RISC-V研发团队创立，这也是全球首家基于 RISC-V 定制化的半导体企业。

而在2022年12月的全球RISC-V峰会上，高通产品管理总监曼朱·瓦尔马也透露，高通在2019年就将RISC-V应用到了其骁龙865 SoC中的微控制器。谷歌也在峰会上表示，要让 RISC-V 成为 Android 的 T1 级支持架构，让其地位与 ARM 处理器处于同一水平。

事实上，RISC-V已经出现在许多企业的产品之中。比如，2022年初，Mobileye（2017年被英特尔收购）发布12核RISC-V自动驾驶芯片EyeQ Ultra，CPU内核都是采用RISC-V；IP厂商Imagination在2022年夏季则推出了首款商用RISC-V内核，用于片上系统(SoC)设计。

不过，即使RISC-V发展的势头如此之劲，它也有许多需要优化的地方，其中最明显的一个劣势在于其生态上。不同于X86和ARM已有超40年的发展史，RISC-V诞生至今仅12年，整个产业链尚不完善，从编译器、开发工具和开发环境再到社区构建，都有待进一步发展。当然，也正是因为发展时间短，生态不成熟，所以对于很多企业而言，反而有更大的发挥空间。

目前，海外市场已经出现了以SiFive为代表的多家RISC-V创业公司，包括由瑞典公司Antmicro创立的Renode，总部位于美国马萨诸塞州的Dover Microsystems，美国微芯科技公司的子公司Microsemi Corporation等。

RISC-V将走向哪里？

2022年12月，国内科技头部企业腾讯也正式加入RISC-V国际基金会，位列高级会员行列。事实上，中国也是RISC-V产业的主要推动者之一，目前在RISC-V国际基金会高级会员中，超过一半的席位都来自中国。除腾讯外，阿里巴巴、华为、成为资本、中科院、中兴等公司和机构都位列其中。经过近几年的发展，已有不少企业或机构交出答卷。

其中，阿里的RISC-V芯片已经形成C、E、R三大系列，可应用于包括AI、高性能计算，低功耗应用等领域，比如曳影1520芯片、玄铁C908；在生态上，阿里的RISC-V芯片已与 RTOS、Yocto Linux、Android、龙蜥等国际主流和国产操作系统深度适配，可用于手机、电脑、服务器等。

中科院计算技术研究所在2019年就牵头发起了“香山”高性能开源 RISC-V 处理器项目，2020年6月，香山处理器第一版雁栖湖架构正式发布；2022年3月发布了第二版南湖架构，计划于2023年第一季度流片；目前第三版昆明湖架构也正在推进中。

截至2022年末，我国大约有50款不同型号的国产RISC-V芯片量产，应用场景集中在MCU、电源管理、无线连接、存储控制、物联网等中低端场景。展望未来，在包括车载芯片，服务器、数据中心等领域，RISC-V芯片都将逐步发展成为核心处理器。相关数据预测，到了2025年，RISC-V的三大应用市场将分别为IoT、工业领域和自动驾驶领域。

自1958年第一个集成电路（芯片）诞生至今，在60余年的发展过程中，芯片成为人类社会智能化演进的关键推动力。可以说，芯片就是所有电子智能产品的“心脏”，是驱动数智生活运转的引擎。毫无疑问，芯片技术是过去几十年里，也是当下以及未来，最值得关注的科技领域之一。

《麻省理工科技评论》自2001年推出“全球十大突破性技术”评选以来，芯片相关的技术就是榜单的常客：从芯片元器件方面的柔性晶体管（入选2001年全球十大突破性技术）、石墨烯晶体管（2008年）、3D晶体管（2012年），到芯片性能、结构创新方面的概率芯片（2008年）、神经形态芯片（2014年）等等。20余年里，《麻省理工科技评论》精准捕捉了芯片领域最前沿的技术发展趋势，为相关技术后续的商业化落地助力。

近日公布的2023年“全球十大突破性技术”，RISC-V便是其中之一。《麻省理工科技评论》指出，具有开源特性的指令集标准RISC-V将改变计算机芯片设计昂贵且难以获得许可的现状，在未来，任何人都可以免费使用RISC-V来设计芯片。

如今，“十大突破性技术”榜单已经伴随我们走过22载光阴，超200项的突破性技术正如一部前沿科技发展史，记录了时间长河中那些闪闪发光的技术灵感和科技突破。

2022年，《麻省理工科技评论》携手DeepTech推出图书《科技之巅：全球突破性技术创新与未来趋势（20周年珍藏版）》，该书系统性地梳理、总结了过去20年来由《麻省理工科技评论》发布的200余项“全球十大突破性技术”，按照“生命科学、信息工程、资源与能源、工程制造、智慧生活”五大领域分别进行剖析，同时邀请学术、产业、资本界权威对一些领域技术的特点、产业应用现状、未来发展趋势以及投资潜力进行了深度解读和专业点评，以期为各界人士提供了解各学科领域、洞察科技发展、发掘投资商机的最佳途径。

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