打破ARM、X86垄断！RISC-V将成关键点？

近日，中国工程院院士倪光南在数字世界专刊撰文指出，一直以来，我国芯片产业在“主流 CPU”架构上受制于人，在数字经济时代，建议我国积极抓住时代机遇，聚焦开源 RISC－V 架构，以全球视野积极谋划我国芯片产业发展。

倪光南表示，目前国内多种国产CPU架构并存，未来可能会造成资源分散，低水平重复。如果不能及时改变这种状况，若干年后，中国将缺乏能在全球市场上与x86和ARM两家竞争的CPU架构，从而在“主流 CPU”方面仍将受制于人。

在倪光南看来，我国发展芯片产业时，要从全球视野谋划和思考国产CPU架构发展的技术路线，一种是“单打独斗”，其好处是较易实现自主可控，并能满足国内若干应用领域的需求，另外一种是“从众跟随”。即跟着外国的架构走，其好处是可以利用已经成熟的生态，但坏处是很难实现自主可控，且难以规避各种制裁和限制。

倪光南表示，开源RISV－V的出现顺应未来新一代信息技术的需求。RISC－V精简指令集采用开源模式、其架构先进、易于定制、人才培养便捷，研发周期短，大大降低芯片产业门槛，这些都使其后续发展具备强大生命力。鉴于上述情况，建议中国抓住新一代信息技术发展机遇，面向智能时代“主流CPU”市场，聚焦开源RISC－V架构发展中国芯片产业。用好开源模式，发挥中国举国体制、超大规模市场优势和人才优势，集中力量、协同攻关，大力发展壮大RISC－V产业生态，加大对RISC－V开源社区的贡献以增大社区话语权。最终，使世界“主流CPU”市场形成x86、ARM和RISC－V三分天下的格局。

什么是risc－v

如此备受倪光南院士推崇，有望成为我国弯道超车的risc－V架构到底有何优势？

具体看来，RISC－V指令集架构具有低功耗、低成本、开源开放、可模块化、简洁、扩展性强等优势。

资料显示，RISC－V是第五代基于RISC的CPU指令集架构，2010年由美国加州大学伯克利分校计算机科学部门发明。这是一个免费、开放的架构，用户基于该架构进行产品设计和拓展后，可自主选择是否公开发行、如何商业运营等。

相比前述两大已经商用多年的架构，RISC－V目前相对主要被应用在物联网市场，且高端处理器产品偏少。

其中，RISC－V最大的优势就在于“精简”。虽然与ARM同属于精简指令集架构，但因RISC－V是近年来才推出，没有背负向后兼容的历史包袱，架构短小精悍。相比于x86和ARM动辄几百数千页，RISC－V的规范文档仅有145页，且“特权架构文档”的篇幅也仅为91页。

在功耗方面，RISC－V适合用于高效设计实现，开发者可根据应用需求灵活剪裁，再加上其全部RISC－V指令不超过50个，因此其内核面积更小，相应的功耗越低，能以极低的能耗来实现高效的AI元器件的运行。

在成本方面，由于RISC－V完全免费开源RISC－V全面开源，且具有全套开源免费的编译器、开发工具和软件开发环境（IDE），其开源的特性允许任何用户自由修改、扩展，从而能满足量身定制的需求，大大降低指令集修改的门槛。因此，开发者在使用RISC－V时，无需支付如ARM那般昂贵的架构使用费用，成本大幅度降低。

在扩展性方面，RISC－V主要是将不同的部分以模块化的方式组织在一起，并试图通过一套统一的架构来满足各种不同的应用场景，由于IoT场景非常广泛和碎片化，需要为数千种以多种不同方式连接世界的应用案例来设计芯片，因此可扩展的架构成为终端运算的关键。

Risc－v应用实例

多重优势相加下来，RISC－V已然成为当前中国芯片产业实现弯道超车的最好发展平台，目前，国内各大芯片设计厂商纷纷涌入新兴赛道RISC－V架构领域进行研发。

阿里平头哥

2019年7 月 25 日，阿里巴巴旗下半导体公司「平头哥」正式发布新款芯片——玄铁910（XuanTie910）。当时，阿里巴巴声称：该芯片为业界性能最强的一款RISC－V处理器。玄铁 910 可以用于设计制造高性能端上芯片，应用于5G、人工智能以及自动驾驶等领域。

除了芯片之外，平头哥还专门研发了用于RISC－V芯片开发的平台。8月24日，在2022 RISC－V中国峰会上，阿里平头哥半导体发布首个高性能RISC－V芯片平台“无剑600”，开发者和厂商可借此快速开发RISC－V芯片。

“无剑600”支持4核高性能RISC－V处理器，最高主频可达2．5GHz，设计的芯片已兼容大型操作系统龙蜥OS，并可运行FireFox、LibreOffice等浏览器、办公软件。“已经可以作为一个生产力工具来使用。”中国科学院软件研究所总工程师武延军称。

兆易创新／芯来科技

2019年8月22日，业界领先的半导体供应商兆易创新GigaDevice（股票代码603986）宣布携手芯来科技在行业内率先将开源指令集架构RISC－V引入通用微控制器领域，正式推出全球首个基于RISC－V内核的GD32V系列32位通用MCU产品，提供从芯片到程序代码库、开发套件、设计方案等完整工具链支持并持续打造RISC－V开发生态。

资料显示，GD32VF103系列MCU采用了全新的基于开源指令集架构RISC－V的Bumblebee处理器内核，是面向物联网及其它超低功耗场景应用自主联合开发的一款商用RISC－V处理器内核。

GD32VF103系列RISC－V MCU提供了108MHz的运算主频，以及16KB到128KB的片上闪存和6KB到32KB的SRAM缓存，gFlash?专利技术支持内核访问闪存高速零等待。

华米科技

2018年9月17日，华米正式发布了全球智能可穿戴领域第一颗人工智能芯片——“黄山1号”。

华米表示，为避免可穿戴行业同质化，为用户带来新的核心价值，华米希望担负起改变与引领的行业责任。据悉，“黄山1号”是全球首款集成了AI神经网络的可穿戴处理器，拥有四大核心人工智能引擎：心脏生物特征识别引擎 、ECG、ECG Pro、心律异常监测引擎。

资料显示，“黄山1号”是全球首款集成AI神经网络模块的可穿戴处理器，也是全球首款RISC－V开源指令集可穿戴处理器，拥有AI驱动、闪电性能、苗条功耗三大特点，应用了Always on技术，区别于传统AI，实现了AI从云到端的前移，实时计算无需传输。相比Arm Cortex－M4架构处理器运算效率高出38％。

结语

目前看来随着AIoT时代的到来，RISC－V架构开放、灵活、模块化，特别适合满足AIoT市场场景碎片化、差异化的市场需求，产业界普遍认为它有望成为下一代广泛应用的处理器架构。

如今，国内多家企业与众多科研人员都普遍认为RISC－V架构将成为我国芯片产业实现弯道超车的有力支撑点。

而RISC－V架构也在国内市场迅猛发展中，凭借国内庞大的半导体市场，中国企业可以迅速对RISC－V芯片进行迭代更新，并且依据用户使用反馈进行优化，这些都是国外初创企业难以做到的。全球100亿颗RISC－V核心出货量中，预计中国占比超过1／3。

目前，国内包括华为海思、全志科技、兆易创新、乐鑫科技、北京君正、中微半导体、汇顶科技、凌思微电子、先楫半导体、华米科技、沁恒微电子、芯晟科技、爱普特微电子、晶视智能、启英泰伦、方寸微电子、中科蓝汛、航顺芯片、飞思灵微电子、博流智能以及中科院计算所等在内的芯片厂商和科研机构都相继推出了基于RISC－V架构的SoC、MCU、DSP芯片等产品。

此外，阿里平头哥、芯来科技、赛昉科技、睿思芯科等可以提供基于RISC－V架构的处理器IP、编译器、工具链等产品。据悉，阿里平头哥玄铁系列的RISC－V芯片已经供应一百五十多个企业和客户，超过500个授权使用，出货量已经达到25亿颗；芯来科技RISC－V CPU IP产品线覆盖从低功耗到高性能的各种应用需求，正式授权客户已超过100家．．．

中国科学院软件研究所总工程师武延军表示，从2010年发布到现在，RISC－V指令集只走过12年的时间，但它在这期间取得的成就，远远超过同时期的X86和ARM。

展望未来，RISC－V与Arm和X86将会在竞争过程中逐渐找到自己的定位，不断融合、互相借鉴、长期共存，形成“三分天下”的局面，在各自擅长的领域发挥优势。