位置: 主页 > L生活权 >RISC-V 让 ARM 紧张的原因为什幺是弹性? >
  • RISC-V 让 ARM 紧张的原因为什幺是弹性?

    2020-06-08
    RISC-V 让 ARM 紧张的原因为什幺是弹性?

    PC 时代成就了 x86,行动网路时代 Arm 是绝对的主流,即将到来的 IoT 时代,哪种指令集架构会成功?不少人看好 RISC-V。随着 RISC-V 在全球特别中国关注度提升,Arm 显然感到压力,并公开质疑 RISC-V 的成本、生态系统、版本分裂、安全性、设计保证等问题。让 Arm 真正有压力的,既不是开源也不是效能,而是弹性?

    RISC-V 让 ARM 紧张的原因为什幺是弹性?

     RISC-V 基金会成员。

    RISC-V 的中国热潮

    RISC-V 是精简指令集架构(ISA),源自加州大学柏克莱分校 2010 年的新专案,架构简单、完全开源,且可透过延伸指令自订。推出几年后受到全球巨头的支援,辉达、WD、Google、高通、微软、华为、阿里巴巴等都加入 RISC-V 基金会。且在印度政府的大力资助下,RISC-V 还成为印度的国家指令集。

    RISC-V 指令集在中国更受关注,特别是去年中兴事件引发全民对中国芯的关注。「中国 RISC-V 产业联盟」和「中国开放指令生态系统(RISC-V)联盟」也在去年相继成立,上海市经济资讯委发表的「上海市经济资讯化委关于开展 2018 年度第二批上海市软体和积体电路产业发展专项资金(积体电路和电子资讯製造领域)项目申报工作的通知」包含基于 RISC-V 指令集架构的处理器晶片方向,可视为中国首个支援 RISC-V 的相关政策。

    除了联盟和政策,中国企业也在推动 RISC-V 发展,中天微去年 9 月发表支援物联网安全的 RISC-V 处理器,同月,华米也发表 RISC-V 开源指令集可穿戴处理器。

    此时,非营利性组织 RISC-V 基金会希望进一步加速 RISC-V 生态系统在中国的发展,为此成立了中国顾问委员会,并任命半导体资深人方之熙博士担任主席,带领委员会在中国推广 RISC-V 应用,对 RISC-V 基金会的教育与应用推广战略提供指导性意见,同时为 RISC-V 基金会和中国政府之间的桥梁。

    RISC-V 的热潮仍在持续,5 月 6 日,RISC-V 基金会开启了为期 11 天、跨越 5 个城市的 RISC-V 中国路演,在开幕站深圳,阿里巴巴集团平头哥半导体、芯来科技、晶心科技、UltraSoC、GreenWaves、SiFive 等公司,分享在 RISC-V 方面的最新进展及对 RISC-V 发展的见解。

    RISC-V 能让中国芯避开走不通的两条路

    方之熙在半导体领域有 30 余年经验,拥有近 40 项全球专利,曾任英特尔副总裁,并担任英特尔中国研究院第一任院长。对中国 RISC-V 热潮,方之熙接受雷锋网专访时表示:「RISC-V 在中国受关注有许多原因,但最主要的原因还是中兴通讯事件之后,从民众到产业界都意识到晶片是非常重要的产业,中国必须有自主可控的晶片。」

    RISC-V 让 ARM 紧张的原因为什幺是弹性?

     RISC-V 基金会中国顾问委员会主席方之熙博士。

    「但有两条路证明走不通,一条就是关起门来自己做,典型的就是龙芯。因晶片还是商品,效能再高,没人用就没有价值,所以必须有相应的生态系统发挥价值。第二条路就是跟在别人后面,中国有许多公司做 x86、Arm、IBM Power 晶片,在某些特殊领域,用这些指令集架构确实可以做一些事,但受 ISA 所属公司知识产权(IP)的控制,很难取得成功。」方之熙指出。

    RISC-V 全球开放架构没有知识产权的限制,对中国而言是很好的机会。方之熙表示,RISC-V 既不是关起门来自己做,也不是跟在别人后面,希望中国抓住这个机会,开发自己的 CPU 或 MPU(微处理器)。

    不过,生态建设对指令集的成功至关重要,因为在晶片产业,构建生态系统时,一开始就有软体支援架构,之后形态就很难改变。RISC-V 生态建设刚起步,涉及很多软体,特别是系统软体,但系统软体本身不赚钱,RISC-V 又是开源,因此美国 RISC-V 基金会董事会提了很多建议,希望美国大公司或政府能出资。

    「系统软体很难由一家公司来做,因是为所有 RISC-V 公司服务,目前美国方面还没有回应。我认为如果中国能有一些项目或资金投入,对于增强中国在 RISC-V 领域的发言权,以及研发中国的 CPU,都是很好的机会。」方之熙表示。

    弹性才是 RISC-V 最大的竞争力

    从构建中国自主可控的晶片的角度看,开源开放的 RISC-V 确实是不错的选择。那幺从技术角度看,RISC-V 的竞争力是价格、效能还是功耗?方之熙认为是弹性。RISC-V 是免费开源的指令集,包含基本指令集、可选择指令集、用户指令和特权指令。基本指令集是任何使用 RISC-V 的公司或个人都必须做到的,作业系统和软体也建立在基本指令集上。可选指令集让使用者选择支援或不支援,用户和特权指令集则可根据应用场景需求增加。

    RISC-V 让 ARM 紧张的原因为什幺是弹性?

     RISC-V 的优势。

    可延伸指令集可能造成版本分裂问题,这也是 Arm 对 RISC-V 的质疑之一。方之熙表示:「开源的硬体和软体确实要注意版本分裂,对 RISC-V,由于基本指令集必须达成,系统软体也局限在基本指令集,因此透过必须做到的基本指令集和系统软体,避免版本分裂。」

    他进一步表示,正是因为 RISC-V 提供可拓展指令集,也让 RISC-V 具备弹性,这一点非常重要。x86 和 Arm 的处理器都很好,但某家公司希望英特尔为 x86 处理器增加某些特徴时,英特尔几乎不可能做到,即便增加特定功能,价格也随之上涨。Arm 通用设计非常好,但许多 MCU 公司都用相同的核心,差距更多在 I/O 上,同质化很严重,最终就是拚价格。

    还有不少人可能期待 RISC-V 的免授权费带来的价格优势,方之熙认为这并不会成为 RISC-V 最大的优势,RISC-V 会将低阶设计完全开源免费,Arm 也能把简单设计开源免费供大家使用,想使用 RISC-V 的公司还是应该关注 RISC-V 可根据应用场景的差异化。

    效能和功耗方面,由于没有 x86 或 Arm 指令集背负的相容性包袱,从这个角度看 RISC-V 指令集对提升功耗和效能有很大的好处。但方之熙强调:「指令集与效能、功耗的关係不是太大,最主要的还是设计功力,一个团队如果设计过几次晶片,就会有较强功力,同样的指令集架构就能设计出功耗和效能更好的处理器。」

    RISC-V 的弹性在 AI 同样能发挥作用。方之熙表示,AI 的资讯安全更重要,RISC-V 方案较灵活,更容易达成安全的效能。

    RISC-V 的弹性将在四大领域展现优势

    既然弹性是 RISC-V 最重要的特徴,那这种弹性在哪些领域能体现出来?

    方之熙认为,第一个领域是 IoT,这个市场本身也面临版本分裂的问题,开发者可以开发 RISC-V 的用户指令集,满足从低功耗的可穿戴装置到普通家电再到工控市场等的晶片。

    第二个市场是专属晶片,比如 WD 及 Nvidia 开发专属的 RISC-V 控制器,可以加入新指令,不仅能降低功耗和提高效能,还能设计不同的安全机制和安全演算法。在中国,高铁、电网等细分市场对专属晶片也有很强的需求,还能满足自主可控的要求。

    第三个市场是资料中心市场,亚马逊、Google、Facebook 都有自己的资料中心,但现在的资料中心处理器功耗是非常大的问题,由于这些公司在软体不依赖其他公司,因此可根据需求及商业模式设计适合自己的 RISC-V 处理器。特别是在 AI 时代,不同的深度学习演算法对硬体架构的要求差距很大,这时候灵活的 RISC-V 处理器更能满足要求。

    第四个市场是边缘计算市场,目前正快速发展,但业界广泛看好。在边缘计算市场,同样有非常多的应用场景,比如智慧家庭、智慧交通、智慧大楼、智慧工业,这些应用对晶片的效能、功耗、安全性都有不同的要求,RISC-V 的弹性很能发挥作用。

    值得注意的是,目前 RISC-V 的标準指令集里还没有安全指令,但可以用国际通用法,比如 TrustZone 做到安全机制。但 Arm 的经验告诉我们,统一方法很容易被骇客发现问题或攻击。因此 RISC-V 基金会讨论多次,发现资讯安全在不同领域和不同国家很难统一,资讯安全委员会目前更倾向不在 RISC-V 加入统一安全指令,而是让不同领域和地区自己确定安全指令。当然,这些安全指令互不重叠。

    方之熙表示:「真正理解 RISC-V 的优点,好好利用 RISC-V 的弹性优势,能根据应用需求,设计出差异化且合适的 RISC-V 晶片满足市场需求,一定比 Arm 好,将来会成为这个领域的第一名。」

    使用 RISC-V 需要抛弃短平快想法

    今年 1 月中国大概有 60 多家公司想使用 RISC-V,但想设计 RISC-V CPU 的公司不到三分之一。方之熙也特别指出,RISC-V 虽然开源,但不像 Linux 和 Android 拿来就可以用,RISC-V 是指令集架构,想要用它还要做很多设计工作,这些工作不仅必要且辛苦,甚至比 Arm 的设计还要难。

    「想做 RISC-V 的公司一定要抛弃短平快的想法,因为晶片和网路不一样,不是更早把晶片推向市场就能占有市场。效能、可靠性、安全性更强,但推出时间晚一些同样能占领市场,关键还是要沉下心认真研究应用需求,让 RISC-V 晶片适应这个市场,让用户愿意用。」方之熙表示。

    RISC-V 让 ARM 紧张的原因为什幺是弹性?

     RISC-V 基金会成员数量。

    另外,RISC-V 在全球有超过 235 个成员,加入基金会的中国公司只有 20 多间。方之熙表示,希望鼓励和看到更多中国公司加入 RISC-V 基金会。他表示,加入 RISC-V 基金会每年的会费最低只要 5,000 美元,对一家公司而言不算很贵。加入基金会有很多好处,不仅能参加委员会各种活动,与不同背景、不同公司的人讨论各种提案,也能加深对 RISC-V 的理解。RISC-V 基金会非常民主,讨论新指令和标準时,如果中国公司不参与,有意见时当然也不会採纳。

    小结

    RISC-V 为新开源指令集架构引发全球关注,去年 Arm 建网站攻击 RISC-V 的行为表明 Arm 对新对手的担心。採访方之熙博士的过程中,他一直强调 RISC-V 弹性的优点。这很大程度证明了让 Arm 真正焦虑的,是 RISC-V 的弹性,更能满足未来市场的需求。基于 RISC-V 的弹性,能在 IoT、专属晶片、资料中心、边缘计算市场发挥效能、功耗、安全性等优势。

    当然,我们也要看到 RISC-V 的问题,比如版本分裂的风险,以及生态系统的建设还处于非常早期阶段,想设计相对複杂的 RISC-V 晶片仍需要工具链支援。



    上一篇: 下一篇: