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倪光南:掌握芯片主動權,打破x86和Arm壟斷應適當聚焦RISC-V

在未來世界主流CPU架構格局中,RISC-V架構將有望達到三分天下有其一。
RISC-V


在硬件行業越來越走向底層技術能力賽跑的發展過程中,關于核心底層技術能力的搭建正顯得日益重要起來,尤其是關乎芯片處理能力的計算架構方面。但目前核心的架構產權主要都掌握在海外國家手中構建國內的相關核心能力和生態效應迫在眉睫。


12月20日,第十六屆·中國芯集成電路產業促進大會暨“中國芯”優秀產品征集活動發布儀式在珠海市召開,中國工程院院士倪光南在致辭環節指出,目前CPU市場主要被x86和Arm架構所壟斷,我國可適當聚焦RISC-V架構發展芯片產業,從而抓住快速發展中國芯片產業的機遇,并不受外國壟斷架構的制約,將芯片業發展主動權牢牢掌握在自己手中。



倪光南院士表示,CPU(中央處理器)架構是芯片產業鏈的龍頭,它不僅決定了CPU的性能,而且在很大程度上引領了整個芯片產業。尤其是對設計人才培養、設計工具(EDA)、芯片IP庫、應用生態等環節有重大影響,此外,也影響到芯片的生產、測試、封裝等環節。近年來包含微處理器的SoC產品在芯片產品中的比重已增大到70%以上,這說明CPU架構對芯片產業的影響正繼續增長。


倪光南院士認為,中國芯片產業經過近些年的發展,一些企業已經在業界取得了很大的成就,目前市場上已經有多家國產CPU架構并存(例如飛騰、華為、申威、龍芯、海光、兆芯等等)。不過從長遠看,主流的CPU架構具有很強的壟斷性,今后世界市場上主流CPU大概率是被x86和ARM兩家所壟斷,而它們都是美國公司的產權。由此可見,我國現存多種CPU架構并存的格局難以取得競爭優勢,這樣我國芯片業最終仍然很難擺脫受制于人的局面。


近年,一種新興的、開源RISC-V精簡指令集CPU架構為芯片業發展提供了機遇。倪光南院士指出,RISC-V架構由美國加州大學伯克利分校計算機科學部門于2010年發明,它采用開源模式,用戶可自由免費地使用該架構進行CPU設計、開發并添加自有指令集進行拓展,自主選擇是否公開發行、或商業銷售、或更換其他許可協議、或完全閉源使用。


更重要的是,領導這個開源社區的RISC-V基金會已在去年從美國遷往瑞士,倪光南院士認為,這可以RISC-V架構幫助擺脫美國貿易制裁的影響。另外,該基金會的領軍人物David Patterson教授還在深圳與清華大學建立聯合實驗室。


倪光南院士表示,近年來我國產學研用各界評估和試用后,普遍認為RISC-V架構先進、功能完善,有可能在AI、IoT、大數據、云計算等等新一代信息技術領域獲得市場優勢,從而在未來世界主流CPU架構格局中,達到三分天下有其一。


為此,倪光南院士建議,我國可適當聚焦RISC-V架構發展芯片產業,從而抓住快速發展中國芯片產業的機遇,并不受外國壟斷架構的制約,將芯片業發展主動權牢牢掌握在自己手中。鑒于RISC-V采用開源模式,這并不需要大量資金投入,而主要是確立技術路線,組織和調動好開源社區,開源人才,進行相應的政策引導等等,以充分發揮我國舉國體制優勢,豐富的人才優勢和超大規模市場優勢。


目前,在開源領域,我國科技人員已經創建了一些開源社區,并擁有了相當話語權甚至一定的主導權,例如OpenEuler、OpenHarmony等等,這表明中國開源界正在實現新的創新突破,逐漸從開源大國走向開源強國。倪光南院士表示:“在這樣的大背景下,近期,我們正在和軟件所、一些高校和企業等同團中央的中國光華科技基金會共同策劃,發起成立RISC-V生態專項基金,期望能得到社會各界的大力支持,快速形成推進中國RISC-V開源芯片發展的動力,使其成為支撐我國信息技術體系的一塊基石。希望借助開源的強大生命力,在推動本國科技事業發展的同時,也為世界開源界作出卓越貢獻?!?/span>


“讓我們芯片業界和與世界同行一道,擁抱RISC-V開源芯片新潮流,充分利用開源模式,協同世界開發者共同推進開源RISC-V的發展,同時為快速發展我國芯片產業、為構建人類科技命運共同體而做出貢獻?!蹦吖饽显菏咳缡钦f。


附:RISC指令集介紹


資料顯示,RISC是一種精簡指令處理器,其起源于美國加州大學伯克利分校的EECS部門的計算機科學部門的David Patterson教授及其團隊的一項課題研究的產物。RISC-V則是David Patterson教授團隊研制發的第四代精簡指令處理器架構。


而David Patterson教授研究RISC,主要是由于當時英特爾、Arm等CPU廠商對于CPU架構的授權要求較高,授權費也非常高昂,有沒有其他的開源的或者免費的CPU可以使用,因此決定從零開始設計一套全新的CPU架構,在RISC-V設計成功之后,已將其免費開源。


相對于目前主流的英特爾X86架構及Arm架構來說,RISC-V架構具有指令非常精簡、模塊化、可擴展、開源、免費等優點。任何公司都可以利用RISC-V來進行設計自己的芯片。不過,RISC-V架構在誕生之初,并不被市場所關注。


2015年,非營利性的RISC-V基金會正式成立(RISC-V是開源架構,并不屬于RISC-V基金會),開始推動RISC-V的生態建設。但是直到2017年,RISC-V基金會才在上海交大舉行了第一次的研討會,第一次真正把RISC-V介紹到了中國,國內的芯片設計業才關注到RISC-V。


但隨著2018年中興事件的爆發,特別是在2019年華為被美國列入實體清單之后,由于Arm有研發中心在美國,導致了Arm在當時也不得不遵循美國禁令,暫時對華為進行了斷供。由此進一步引發了中國乃至全球廠商對于開源的不受限制的RISC-V架構的追捧。


根據RISC-V基金會的數據顯示,目前其會員已有超過2000家,覆蓋了70個國家。而在此之前的2018年,則只有不到200家左右的會員,足見RISC-V近幾年發展之迅猛。這也與中國廠商的大力支持密不可分。


目前,在RISC-V基金會僅有的14家最高級別的會員當中,中國廠商就占據了9家。包括阿里巴巴(平頭哥半導體)、華為、中興、賽昉科技、紫光展銳、西姆計算、中國科學院軟件研究所(ISCAS)、中科院計算所(ICT)、成為資本。另外,在RISC-V基金會的戰略會員中,中國廠商也是非常之多

RISC-V基金會成員


去年,RISC-V基金會總部已經已從美國遷往瑞士,此后可擺脫美國貿易制裁的影響。這也進一步解除了國內對于發展RISC-V的后顧之憂。


根據Semico Research預測,到2025年,RISC-V CPU內核的出貨量將達到624億個,2018-2025年復合年增長率高達146.2%。其中在工業領域將以167億個核心的出貨量居于領先位置。




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