在剛剛過去的2023年,RISC-V是半導體領域最受關注的關鍵詞之一。
芯片上游設計環(huán)節(jié)融資減緩,RISC-V成為少有的亮點領域之一,貢獻了多起數(shù)十億融資。除此之外,高通等行業(yè)巨頭合資新建RISC-V芯片公司,歐盟宣布芯片法案,強調(diào)對RISC-V重點關注……種種消息都體現(xiàn)了這一技術在全球半導體戰(zhàn)略中的重要地位。
更主要的是,疫情暴露出來的半導體全球供應鏈問題,讓整個行業(yè)都意識到靈活性的重要性,未來的彈性供應鏈趨勢已成行業(yè)共識,RISC-V恰恰是彈性供應鏈的硬件基石。
隨著RISC-V生態(tài)的不斷加強,從嵌入式走向數(shù)據(jù)中心領域,這一年紀最輕的指令集架構,憑借其精簡、靈活、可擴展的特性,已經(jīng)站在了未來高算力應用的舞臺中心。
被全行業(yè)乃至全世界寄予厚望的RISC-V,將在2024有著什么樣的發(fā)展趨勢?
彈性供應鏈需求下,持續(xù)強勢增長
從巨頭入局、到歐盟的戰(zhàn)略級重視,RISC-V作為彈性供應鏈的基石技術正加速成長。
RISC-V 國際基金會預測,到 2025 年,RISC-V 的 IP 和軟件市場將達到 10.7 億美元。同時,SHD Group 近期預計,從 2022 年到 2030 年,RISC-V IP 的收入將以大約 40% 的年復合增長率增長。
這驚人的增速,既來自于彈性供應鏈轉型過程中不斷提升的需求,也來自于其獨特的性質。
疫情期間,芯片短缺凸顯了靈活供應鏈的重要性,并促使行業(yè)參與者重新考慮自己的戰(zhàn)略——微控制器、存儲芯片、電源管理IC、GPU和模擬IC的持續(xù)短缺導致汽車生產(chǎn)放緩。由于芯片短缺,一度有1800萬輛汽車停產(chǎn)。
從2022年到2030年,5G連接芯片的復合年增長率預計將達到66.3%。專家表示,半導體的類別過多,以至于短缺和過剩同時存在,這也進一步推動彈性供應鏈的需求提升。
而RISC-V在其中,正扮演了建立彈性供應鏈中的硬件基石角色。
目前,許多受到芯片短缺嚴重打擊的汽車公司已經(jīng)與芯片公司建立了直接合作關系。去年8月消息,高通、英飛凌、恩智浦、博世、Nordic等行業(yè)巨頭合資新建RISC-V芯片公司,通過支持下一代硬件開發(fā)來推動 RISC-V 在全球的應用。
數(shù)月前,高通也宣布將會與谷歌合作開發(fā) RISC-V Snapdragon Wear 平臺,為下一代Wear OS解決方案提供支持,從而擴大在可穿戴設備領域的合作。
在中國,RISC-V相關企業(yè)也在不斷探索這一芯片架構在新場景的可能性,如通訊、網(wǎng)絡、智能終端、工業(yè)自動化、存儲與數(shù)據(jù)中心等,從邊緣端覆蓋至云端,為更高計算需求提供算力。
其中,由伯克利RISC-V原創(chuàng)項目組成員譚章熹博士創(chuàng)立的睿思芯科是代表性企業(yè)之一。譚博士師從RISC-V創(chuàng)始人David Patterson教授,回國后創(chuàng)立睿思芯科,開發(fā)基于RISC-V的高算力、低功耗處理器IP,并向業(yè)界提供垂直領域架構(DSA)定制處理器設計服務和定制芯片解決方案。目前,睿思芯科已發(fā)布了面向數(shù)據(jù)中心應用的P系列、向量DSP V系列等行業(yè)領先的處理器產(chǎn)品,并與眾多行業(yè)龍頭客戶達成了合作和產(chǎn)品落地應用。
自創(chuàng)立以來,RISC-V的精簡、靈活性、開源等特點就讓它獨樹一幟。在數(shù)據(jù)中心等領域,應用、軟件生態(tài)相對集中,RISC-V能夠“專芯專用”,發(fā)揮出價值,提供足夠好的產(chǎn)品體驗;在智能車領域,靈活特性讓RISC-V能夠適配新一代智能車更多定制化的需求。
不難看出,隨著RISC-V在數(shù)據(jù)中心、智能車等領域商用腳步加快,可以預期其爆發(fā)性增長。
走向商業(yè)化下一階段,拼實際交付能力
盡管市場對RISC-V的熱情高漲,但廠商眾多、新品發(fā)布頻繁的現(xiàn)狀下,必須承認的是,目前實際落地應用的節(jié)奏相對較慢。
RISC-V產(chǎn)品真正的核心優(yōu)勢,不僅在于核心技術的先進性,更重要的是能夠實際落地,提供一站式解決方案(包括工具、軟件、技術的配套支持)。
在這方面,部分芯片公司展現(xiàn)了明顯的優(yōu)勢,通過提供全面的軟件工具鏈支持和解決方案,加速了RISC-V技術在實際應用中的落地。
以上文提到的睿思芯科為例——此前,睿思芯科發(fā)布了應用于數(shù)據(jù)中心的RiVAI P系列處理器產(chǎn)品,提供了完善的解決方案。
該系列采用亂序多發(fā)射架構,支持向量擴展指令集,標量及向量計算能力優(yōu)秀,可配置向量寬度大大超過行業(yè)平均水平,并做到與RVV 1.0標準完全兼容。與行業(yè)競品相比,P系列處理器提供了獨樹一幟的向量計算能力,并可提供出色的能量效率與面積效率。
值得一提的是,睿思芯科的工具鏈團隊率先開發(fā)出了全球第一款基于VSCode的 RISC-V 集成開發(fā)環(huán)境——RiVAI Studio,支持多種Simulator/Emulator的多核調(diào)試,支持Vector Core和Scalar Core的應用程序開發(fā),以及支Gprof/Profile/SystemView等性能分析。同時,團隊還自主研發(fā)了基于GCC和LLVM的編譯器及其它配套開發(fā)工具,完善的工具鏈為產(chǎn)品的快速落地提供了極大的優(yōu)勢。
目前,P系列產(chǎn)品已與包括大眾汽車在內(nèi)的多家國際知名客戶達成合作,完成了芯片集成與流片驗證,聯(lián)合打造在數(shù)據(jù)中心、邊緣計算、汽車安全等領域的SoC產(chǎn)品開發(fā)。
同時,RISC-V與各類新型的半導體生產(chǎn)、封裝技術的搭配,可能會改變IP授權模式,引發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈上角色的轉變。這標志著RISC-V不僅在技術上推動行業(yè)前進,也在商業(yè)模式上引領變革,為半導體行業(yè)帶來新的增長機會。
展望未來,高性能生態(tài)標準成型中
基于RISC-V國際基金會CEO Calista Redmond的觀點,一個成熟豐富的指令集架構的生態(tài),取決于三大因素:生態(tài)的建立、商業(yè)模式,以及指令集架構本身。
當前,我們看到了一個完整的RISC-V生態(tài)系統(tǒng)的初步形成,RISC-V企業(yè)或是貢獻編譯器、軟件工具鏈,或是與開源社區(qū)緊密合作,最終提供更好的標準規(guī)范、工具鏈和軟件生態(tài),吸引更多合作伙伴和客戶參與其中。
在這樣的趨勢下,一直以來RISC-V的“多樣化”與“碎片化”矛盾,或將逐步被解決。
以開源社區(qū)合作為例,近年來,不管是專注于桌面系統(tǒng),還是服務器操作系統(tǒng)的海外開源社區(qū),都在與RISC-V緊密合作,推進生態(tài)適配。目前,已支持RISC-V的Linux開發(fā)版包括Debian、Fedora、openSUSE等,也有Ubuntu等商業(yè)發(fā)行版。
在國內(nèi),各大開源社區(qū)也同樣注重RISC-V的支持與融合。比如國內(nèi)的openKylin、openEuler和deepin(深度)社區(qū)等等,睿思芯科等企業(yè)與其相繼簽署了CLA(貢獻者許可協(xié)議),獲開源生態(tài)的認可,并開始推動RISC-V技術與操作系統(tǒng)的生態(tài)適配。
通過與開源社區(qū)等生態(tài)合作伙伴的密切合作,RISC-V公司不僅推動了技術標準的發(fā)展,也為RISC-V生態(tài)的繁榮貢獻了自己的力量。
而開源貢獻方面,睿思芯科研發(fā)并開源了世界上首個支持自動向量化和RVV1.0標準的GCC編譯器,其代碼已經(jīng)正式合入官方GCC upstream代碼庫,獲得開源業(yè)界的廣泛認可。
同時,可持續(xù)的商業(yè)模式的建立為參與者提供了經(jīng)濟利益和增長空間。比如已經(jīng)相對成熟的智能硬件領域,與目前正有越來越多技術突破及商業(yè)應用的數(shù)據(jù)中心與智能車領域。
最后,RISC-V架構的靈活性、性能、功耗等方面的持續(xù)優(yōu)化,正推動它成為高算力應用領域的標準之一。
隨著這些努力的持續(xù),RISC-V的未來無疑是光明的,它的開源、精簡、靈活特性,讓它走出了與X86和Arm不同的發(fā)展道路,將在全球半導體領域扮演越來越重要的角色。
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