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RISC-V基金會中國顧問委員會主席方之熙博士 為什么中國市場對采用RISC-V架構(gòu)有如此高的熱情,？RISC-V對中國半導體產(chǎn)業(yè)來說又有哪些方面的意義？ “中國芯”一直是一個很熱的話題,，政府,、產(chǎn)業(yè)、基金,、市場都非常有興趣想去了解RISC-V指令集會給他們的產(chǎn)品和商業(yè)模式帶來哪些影響,。另一方面，芯片產(chǎn)業(yè)涉及的領域極廣,，從傳感器,、圖像/音視頻處理，到5G通信,、GPU,、人工智能，再到最頂層的CPU,。然而從國內(nèi)的實際情況來看,，我們在CPU方面投資巨大,，但投資效率不高，甚至事倍功半,，所以當開源免費的RISC-V指令集出來之后,，產(chǎn)業(yè)界自然對其抱有極大的期望。 我在芯片行業(yè)工作了幾十年,，深知生態(tài)系統(tǒng)建設的重要性,。從PC時代的WinTel聯(lián)盟，到智能手機時代的Arm+安卓,，都是如此,。后來者并非產(chǎn)品本身不好，更多是難以撼動已有生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)勢,，只能亦步亦趨的跟隨,，很難成功。但RISC-V正好是具備開放屬性的,，是封閉,、獨家指令集的最好替代品。對中國企業(yè)來說,，使用RISC-V指令集既能和國際接軌,，不閉門造車，又沒有“Me Too”的限制,，所以無論從技術還是商業(yè)角度來看,，RISC-V在中國是有可能成功的,，這對中國相關產(chǎn)業(yè)的意義十分巨大,。 對于任何新技術，特別是一項開放標準,，人們總是會問“時機已經(jīng)成熟了嗎,？”這樣的問題。那么,，RISC-V目前處于什么階段呢,？RISC-V最具前景的應用場景有哪些？ RISC-V指令集從技術層面來講已經(jīng)比較成熟了,，相比X86和Arm,，它沒有歷史包袱，是一個非常精簡漂亮的系統(tǒng)架構(gòu),。簡單來說,，RISC-V指令集基本分為四類：以開源指令集體系結(jié)構(gòu)(ISA)為代表的核心指令集、ISA中的可選擇指令集,、用戶指令(Customer Instruction)和系統(tǒng)指令(也被稱作“特權(quán)指令”),，支持包括圖形引擎,、機器學習和人工智能、網(wǎng)絡,、存儲,、安全性、嵌入式和通用型處理器在內(nèi)的多種應用程序,。接下來,，隨著RISC-V生態(tài)系統(tǒng)的不斷擴大，其開發(fā)工具,、FGPA軟核,、IP和設計服務也會不斷增多，還將支持更多操作系統(tǒng),。 目前,，有很多企業(yè)和初創(chuàng)企業(yè)把RISC-V指令集運用在創(chuàng)新的行業(yè)應用中，也有學術機構(gòu)和政府資助項目把RISC-V指令集應用到其它有趣的領域,。在我看來,，主要會集中在以下四大領域：
RISC-V指令集目前對于手機、PC和刀片式服務器市場來說還是遠遠不夠成熟的,，它更適合碎片化市場,。從創(chuàng)始人Patterson和Hennessy最近發(fā)表的文章來看，他們認為CPU已經(jīng)演進到加速處理單元(Accelerated Processing Unit, APU)階段,，用戶需要根據(jù)不同的應用來設計不同的系統(tǒng)架構(gòu),，從這個角度來看，RISC-V無疑是非常優(yōu)秀的指令集架構(gòu),。 RISC-V指令集的生態(tài)系統(tǒng),、芯片/系統(tǒng)開發(fā)人員的平臺選擇、安全性,、軟件,、投資等問題是否得到了很好的解決？ RISC-V基金會目前擁有超過210名企業(yè),、學術和個人會員,，使命是保護“RISC-V指令集是全行業(yè)的單一指令集”的神圣性，并鼓勵全球應用RISC-V指令集標準,。2018年11月,，RISC-V基金會還宣布成立中國顧問委員會，指導RISC-V基金會在中國的教育和應用戰(zhàn)略,，并與中國企業(yè),、個人貢獻者以及其他利益相關者密切合作，以加快RISC-V指令集在中國市場的應用,。截至目前,，RISC-V基金會在中國的業(yè)務已經(jīng)擴展至超過25個企業(yè)和大學。 但RISC-V的系統(tǒng)指令,、特權(quán)指令里沒有安全指令,，相比ARM TrustZone、英特爾SGX,、AMD SME/SEV來說是有欠缺的,。所以RISC-V基金會最近成立了RISC-V安全常務委員會,，主要圍繞基于RISC-V指令集的物聯(lián)網(wǎng)設備,、嵌入式系統(tǒng)和機器學習等應用討論潛在的安全改進方案?？紤]到安全問題比較敏感,，基金會傾向于在保留基本架構(gòu)的前提下，將安全指令的具體定義權(quán)下放到各個國家,。 資金和軟件方面的問題,，RISC-V是一個開源架構(gòu)，RISC-V基金會是一個非盈利組織，目前在上面運行的只是GCC,、Linux等基本軟件,，缺少系統(tǒng)級軟件的支持，這個問題需要解決,，RISC-V基金會董事會成員和會員公司也都意識到了這一點,。雖然我們最近重點增加了對嵌入式和計算發(fā)行版的Linux操作系統(tǒng)支持，比如與Linux基金會合作,，通過改善對所有計算平臺新應用程序和架構(gòu)開發(fā)的支持,，發(fā)展壯大RISC-V的生態(tài)系統(tǒng)，但要支持更多的系統(tǒng)軟件,，離不開各國政府和企業(yè)的資金支持,。 開源指令集并不是什么新鮮事物,，但為什么只有RISC-V在短短幾年時間內(nèi)得到了迅速發(fā)展,？Sparc、Power,、MIPS等開源架構(gòu)都是在熱鬧了一陣之后又趨于沉寂,，有人認為RISC-V可能也會走同樣的道路，會出現(xiàn)這種情況嗎,？ 坦率的說,，開源硬件以前一直沒有成過氣候，留給人們的印象總是,，“這家公司一定要到快不行的時候,，沒辦法，不得不開源,?！痹偌由纤鼈兺持林氐臍v史包袱，所以對CPU設計者來說缺乏吸引力,。但RISC-V顯然不是這樣,，它就是為開源而生的。 從我個人的觀點來看,，RISC-V指令集如果不犯很大錯誤的話,，這個架構(gòu)應該就是硬件和CPU的未來，RISC-V生態(tài)系統(tǒng)將為未來50年的計算設計和創(chuàng)新發(fā)展鋪平道路,。特別是伴隨著人工智能和深度學習的普及,，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的設計已經(jīng)遠不是“無線連接+通信芯片+Arm處理器”這么簡單，它將更加智能,、靈活,，這很符合RISC-V的設計初衷,。而且對廣大中小型公司來說，RISC-V指令集已經(jīng)得到了Synopsys/Cadence等設計公司的支持,，采用Verilog等高級語言而不是匯編語言編寫,，大幅減少了設計的復雜度和工作量，提高了效率,，加速了產(chǎn)品上市時間,。 過去Arm為了防止碎片化，嚴格禁止用戶修改指令集,，這在一定程度上成就了Arm,。但在IoT時代，RISC-V的支持者認為需求越差異化,，開源工具越流行,，指令集碎片化所帶來的影響就越小,；而反對者則認為指令集開源,，大大降低了準入門檻，很容易造成碎片化和分裂,。您對此有怎樣的看法和評論,？ 這兩種觀點都有道理。反對者也是從英特爾或者Arm的經(jīng)驗來看,，碎片化的確會造成它們“發(fā)展不上去”,。RISC-V的策略是建立一個簡易的小型指令集基礎和模塊標準擴展，適用于大多數(shù)代碼,，同時為不干擾標準指令集核心的應用特定擴展留出足夠的空間,。RISC-V的其中一個關鍵好處是——這是行業(yè)中的單一RISC-V標準，因此我們預計不會有人對指令集碎片化有興趣,。RISC-V基金會的技術委員會擁有一個活躍的合規(guī)工作組,，負責開發(fā)開源RISC-V指令集合規(guī)套件，以供所有RISC-V應用者使用,，驗證指令集的合規(guī)性,。但這種分割形式能不能取得成功？可能要看RISC-V后續(xù)的運作情況,。 目前為止,，很嚴重的碎片化問題還沒有發(fā)生，但隨著產(chǎn)業(yè)和技術的進一步發(fā)展,，這種可能性是不能被排除的,。因此這給RISC-V基金會帶來了挑戰(zhàn)，既要盡可能的讓RISC-V順利,、靈活的發(fā)展，同時還要防止碎片化，這個“度”的掌握很不容易,。我同意反對者的意見,，就是開源容易產(chǎn)生碎片化。但我不同意的,，是“它一定會產(chǎn)生碎片化”,。如果處理的好，這一現(xiàn)象是可以避免的,。 不論是Intel還是Arm,，他們的成功絕不是僅僅只因為技術。所以,，如果RISC-V想成為下一個在這個領域獲得成功的巨頭,，那么它一定不能照搬Intel和Arm的商業(yè)模式。那么,，RISC-V的商業(yè)模式是什么,？ RISC-V一定不能照搬英特爾或是Arm的商業(yè)模式，我完全同意,。但將來RISC-V的商業(yè)模式是什么,？這個問題其實目前還沒有答案。但其實也不必為此感到過于悲觀,，就好像PC誕生之初,，誰也無法想象后來英特爾會和微軟結(jié)合產(chǎn)生巨大效應；智能手機誕生之初,，各式各樣的操作系統(tǒng)會被安卓和IOS統(tǒng)一,。所以只要它是市場真正需要的，領頭羊式的企業(yè)就會誕生,，新的商業(yè)模式就會誕生,。 您在之前的采訪中也曾談到，市場上有廠商利用RISC-V架構(gòu)單獨設計或者生產(chǎn)了CPU/MCU芯片,，也有像Nvidia,、西部數(shù)據(jù)這樣的廠商在自己的產(chǎn)品或者解決方案中嵌入一個RISC-V CPU來降低成本、提高靈活性和競爭力,。所以,，對于如何正確使用RISC-V架構(gòu)，您有哪些好的建議,？ 是的,，開源項目參與人多，RISC-V的芯片形態(tài)也就會有很多,，我們鼓勵RISC-V基金會的會員以合適的方式去使用RISC-V指令集,。所以有的公司在大型SoC中使用RISC-V控制器,，有的則使用RISC-V作為主處理器，RISC-V基金會致力于讓每家公司最大限度地應用RISC-V指令集,。但中國和美國市場還是存在差異的,，我們更擅長“集中力量辦大事”，所以如何將開源的RISC-V指令集與中國具體實踐相結(jié)合,，揚長避短,，是非常值得考慮的一件事。 對商業(yè)公司來說,，從得到指令集到推出得到大量用戶認可的產(chǎn)品并非易事,。這是否意味著只有具備出色設計能力的公司才有可能從開源的RISC-V架構(gòu)收益？是否只有RISC-V才能實現(xiàn)中國國產(chǎn)自主的指令集架構(gòu),？ 的確如此,，得到指令集只是第一步，接下來還要完成從指令集定義到CPU微架構(gòu)設計,，到整個芯片的設計和相應軟件,、工具鏈的開發(fā)和維護，以及在上面運行的操作系統(tǒng),，豐富的函數(shù)庫以及應用程序等一系列復雜的流程,。對一家芯片公司來說，它的設計要求比Arm要高,，做的好壞,，取決于公司的研發(fā)實力。 但反過來看,，物聯(lián)網(wǎng)市場上使用Arm架構(gòu)已經(jīng)導致同質(zhì)化設計十分嚴重,，紅海一片。RISC-V的優(yōu)勢在于通過簡單且可擴展的指令集提供更高效的硬件,，讓企業(yè)減少實施和驗證的工作量,。RISC-V的免費、開源模式免除了昂貴的指令集許可費,，未具備自主設計SoC能力的企業(yè)可以使用第三方IP或設計服務公司來開發(fā)RISC-V設備,，這對中小型公司而言尤為重要，也給那些不想使用X86和Arm架構(gòu)的CPU設計公司提供了新的選擇,。 不過,，開源硬件不是開源軟件，不是拿來就能用的,，指令集架構(gòu)授權(quán)和CPU核授權(quán)也不是同一回事,。沒有設計能力，就要倒逼自己去不斷學習和提升,。一家真正優(yōu)秀的CPU公司,，必須要有自己設計芯片的能力,，所以不管是英特爾、Arm,、高通,、海思,，它們這方面都做的很好,。這不是憑借運氣，而是因為他們的確花了很多的努力,，培訓了一代又一代的人來做這些事情,。 |
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