什么是RISC-V?RISC-V对战Arm:赢、输或平局?

近日,高通宣布将联合恩智浦、博世、英飞凌科技和nordic semiconductors等芯片制造商成立一家新公司,旨在推进开源 risc-v 架构。此举被认为是为了减少对 arm 许可技术的依赖。
新公司成立于德国,最初的应用重点将是汽车领域,但最终目标是开发适用于物联网和移动设备的产品。换句话说,生产了众多手机芯片的高通公司最终可能会转向生产 risc-v 芯片。
新公司最终落地时间将取决于各国监管机构的批准进程。
什么是risc-v?
当前世界上主流的指令集为x86和arm,前者主要应用在个人电脑和服务器,后者则在手机等移动设备上见长。
过去数十年来,x86和arm在行业内处于垄断地位,行业厂商只能在二者之间进行选择。其中,x86由英特尔和amd主导,仅对少数公司开放;arm由一家英国公司掌握,需支付高昂的技术授权费才可以使用。
芯片设计公司亟需打破这一双寡头垄断的尴尬局面,而新指令集risc-v让厂商们看到了更多的可能性。
risc-v是一种开源指令集架构(isa),最初由加州伯克利分校的研究团队开发,于2011年5月正式发布第一版。该指令集设计非常简单,采用了基础指令集与扩展指令集的方式,它的设计非常灵活,适用于尽可能广泛的潜在芯片设计和应用,由于是开源架构,任何人都可以无偿将其用于设计。
博世在声明中称,risc-v的核心是鼓励创新,允许任何公司基于开源指令集来开发尖端的定制芯片,对risc-v技术的进一步采用将促进电子行业的多样性,将减轻小型和新兴公司的进入门槛,并为成熟公司提高业务可扩展性。
risc-v对 arm 的威胁
目前大家普遍认为,这家尚未命名的 risc-v 合资企业的创建是为了创造一种 arm的替代方案,可能会使用开源硬件设计来降低成本。此外,就连 arm 在芯片市场的主要竞争对手英特尔也涉足 risc-v,英特尔在 2022 年为支持开源芯片的代工服务贡献了 10 亿美元。
risc-v对arm构成威胁原因在于risc-v采用了开源许可,这使得公司有可能避开arm收取的与其指令集兼容的芯片费用。
此外,risc-v为公司提供了一种避免受arm影响的方式。作为硬件合作伙伴,arm 近年来变得越发不稳定。arm的母公司软银对arm当前的商业模式感到不满,一直在寻求变现的途径。曾有一段时间,软银似乎打算将arm出售给英伟达,但由于监管机构的干预,这一想法被否决,随后软银转而计划进行ipo。现在,arm告知客户,他们应该预料到其商业模式将会发生“彻底变革”,计划为芯片许可收取“数倍”的费用。
risc-v对战arm :赢、输或平局?
当前,arm公司与高通关系颇为微妙。2022年8月,高通与arm就nuvia公司专利授权问题展开诉讼,arm认为高通收购nuvia时未获arm同意,不能将nuvia基于arm架构设计的定制化处理器核直接用在高通产品上。高通则认为,无论依据合同法还是其他法律,arm都无权对高通或nuvia的创新活动加以干涉。这一争端仍在持续进行中。
此次成立合资公司的5家企业同样均为汽车半导体领域的主要玩家。其中,英飞凌和恩智浦是全球前二大车用半导体厂商,2022年市场份额分别为12.4%和11.6%。高通最新发布的财报数据显示,今年二季度汽车芯片销售收入达到4.34亿美元,同比上升13%。
根据counterpoint research预测,到2025年,risc-v 处理器累计出货量将超过800亿颗,年复合增长率高达114.9%。届时,risc-v将在物联网、工业应用和汽车领域的市场份额分别达到28%、12%和10%。
当然,坚持使用arm的一个重要原因在于一切都与其兼容。硬件、操作系统、编译器、开发工具、应用生态系统以及制造移动设备所需的一切都是围绕在arm生态系统之上构建的。这是risc-v需要赶上的最重要领域。
最近的一大消息是,谷歌计划将risc-v打造成android的一级架构。2d android应用程序采用java编写,并在编译时适配处理器(有时在云端进行),因此相当一部分risc-v应用支持将会自动实现。谷歌的移植工作仍在进行中,最新的路线图表明计划在2024年推出工作中的公开版本,而模拟器和ndk(用于非java代码,如3d游戏的sdk)等内容将在明年推出。
与 arm 相比,risc-v 的开发仍然落后很多年。但两者差距已经比几年前要小得多,而且只有在高性能领域差异才会比较大。未来这一差距肯定也会进一步缩小。


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