RISC-V作為一種開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)指令集架構(gòu)，根據(jù)開(kāi)源協(xié)議可以免費(fèi)試用，基本指令集具有32位固定長(zhǎng)度自然對(duì)齊指令，并且支持可變長(zhǎng)度擴(kuò)展，如今已應(yīng)用在各種小型嵌入式系統(tǒng)到大規(guī)模的機(jī)架式并行計(jì)算機(jī)上。

RISC-V International的首席執(zhí)行官Calista Redmond在RISC-V峰會(huì)上表示，未來(lái)數(shù)年里，RISC-V將以40%年復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）攀升，預(yù)計(jì)到2030年可能會(huì)有超過(guò)160億個(gè)RISC-V芯片。目前RISC-V芯片大約有10億個(gè)，這意味著接下來(lái)的十幾年里出貨量將大幅度增加。

Calista Redmond表示，目前在世界各地已經(jīng)有數(shù)十億個(gè)RISC-V內(nèi)核，有分析人士甚至指出，很難找到任何不包括RISC-V架構(gòu)的新設(shè)計(jì)，RISC-V是我們這個(gè)時(shí)代最深刻的技術(shù)革命。

目前RISC-V最為常見(jiàn)是用于微控制器，比如高通將RISC-V用于旗下移動(dòng)系統(tǒng)芯片上。RISC-V現(xiàn)在能迅速發(fā)展，是因?yàn)椴簧倨髽I(yè)選擇利用RISC-V開(kāi)發(fā)人工智能（AI）和高性能計(jì)算解決方案，隨著時(shí)間的推移，RISC-V技術(shù)可能還會(huì)繼續(xù)擴(kuò)展，比如應(yīng)用到GPU領(lǐng)域。

RISC-V架構(gòu)處理器如果想要與Arm/x86架構(gòu)處理器競(jìng)爭(zhēng)，還需要一個(gè)更為強(qiáng)大的軟件和硬件生態(tài)系統(tǒng)，而兩者現(xiàn)在發(fā)展的速度都很快。據(jù)了解，RISC-V得到了來(lái)自世界各地4000多家軟件開(kāi)發(fā)公司的支持，業(yè)界也推出了很多針對(duì)軟件和硬件設(shè)計(jì)人員的主板產(chǎn)品。


RISC-V使芯片定制化更容易

RISC-V采用模塊化 ISA，即由 1 個(gè)基本整數(shù)指令集（基本整數(shù)指令集是RISC-V唯一強(qiáng)制要求實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)指令集，其他指令集都是可選的擴(kuò)展模塊） + 多個(gè)可選的擴(kuò)展指令集組成。因此可根據(jù)應(yīng)用程序的需求定制CPU。

其定制化優(yōu)勢(shì)在于它使設(shè)計(jì)人員能夠創(chuàng)建數(shù)千個(gè)潛在的定制處理器，從而加快上市時(shí)間。處理器IP的通用性還節(jié)省了軟件開(kāi)發(fā)時(shí)間。

例如，Codasip可為用戶提供基于RISC-V架構(gòu)的處理器IP定制解決方案。該方案包括基礎(chǔ)性的處理器IP和開(kāi)發(fā)工具Codasip Studio。工程團(tuán)隊(duì)能夠針對(duì)其項(xiàng)目需求實(shí)現(xiàn)硬件和軟件一體化設(shè)計(jì)，提升定制化處理器設(shè)計(jì)的效率。Codasip還于2023年10月推出了用于定制計(jì)算的700系列處理器。借助700系列和Codasip的定制計(jì)算，設(shè)計(jì)人員可通過(guò)在芯片或應(yīng)用層面進(jìn)行優(yōu)化，獲得獨(dú)特的收益，同時(shí)控制成本。

SiFive也是基于 RISC-V 定制化的半導(dǎo)體企業(yè)。SiFive的主業(yè)是基于RISC-V架構(gòu)幫助企業(yè)定制處理器內(nèi)核。通過(guò)其定制化RISC-V半導(dǎo)體產(chǎn)品，幫助IC設(shè)計(jì)及系統(tǒng)公司縮短上市時(shí)間，減少成本費(fèi)用。


產(chǎn)業(yè)生態(tài)將成未來(lái)發(fā)展重點(diǎn)

目前的全球半導(dǎo)體市場(chǎng)正處于下行周期，需求不振困擾著大多數(shù)半導(dǎo)體公司，但是RISC-V的市場(chǎng)依然被看好。在接受媒體采訪中，Semidynamics CEO兼創(chuàng)始人Roger Espasa表示，全球半導(dǎo)體市場(chǎng)的確有所下滑，但對(duì)RISC-V的影響并不大。這一方面是因?yàn)椋捎肦ISC-V指令集架構(gòu)的公司大都在做一些IP類(lèi)的項(xiàng)目，IP類(lèi)項(xiàng)目耗時(shí)較長(zhǎng)，今年做的事情多是在為明后年做準(zhǔn)備，在考量未來(lái)用戶會(huì)使用什么，研發(fā)周期多達(dá)2-3年。更重要的是，人們采用RISC-V架構(gòu)的目標(biāo)是取代ARM，或者x86，即使眼下有一些不景氣，但是大家都在尋求未來(lái)能夠提升自己計(jì)算能力的方法，短期的不景氣并不會(huì)對(duì)長(zhǎng)期目標(biāo)造成影響。

對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)而言，芯片設(shè)計(jì)生產(chǎn)出來(lái)，仍只是長(zhǎng)征路上的第一步。如何更好地發(fā)揮產(chǎn)業(yè)生態(tài)的重要作用，是能否真正取得突破性進(jìn)展的關(guān)鍵。中國(guó)科學(xué)院軟件研究所副所長(zhǎng)武延軍指出：“在早期我們并沒(méi)有太多去談生態(tài)。因?yàn)樵缙诘腞ISC-V處理器，主要集中在微控制器這樣弱生態(tài)的產(chǎn)業(yè)當(dāng)中。但是隨著處理能力的不斷升級(jí)，現(xiàn)在的RISC-V已開(kāi)始面向AI、服務(wù)器，以及PC、筆記本等中強(qiáng)生態(tài)領(lǐng)域，更多強(qiáng)調(diào)生態(tài)建設(shè)就顯得非常必要了。”平頭哥半導(dǎo)體生態(tài)副總裁楊靜也指出，從應(yīng)用接到硬件之間是有一個(gè)非常漫長(zhǎng)的過(guò)程的。如果能夠把軟件能力補(bǔ)齊，對(duì)于RISC-V真正落地將具有極大幫助。

那么如何才能更好地打造產(chǎn)業(yè)生態(tài)呢？楊靜認(rèn)為可以將RISC-V的生態(tài)構(gòu)建分為兩個(gè)層次：一是將RISC-V技術(shù)鏈條上從事芯片、工具、基礎(chǔ)軟件、應(yīng)用等各個(gè)環(huán)節(jié)的從業(yè)者連接起來(lái)，構(gòu)建開(kāi)放的生態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)高效的技術(shù)迭代；二是將RISC-V與已經(jīng)存在的生態(tài)連接在一起，包括安卓、Linux等開(kāi)源生態(tài)，以及企業(yè)主導(dǎo)的生態(tài)等。

目前，在MCU領(lǐng)域RISC-V對(duì)ARM替代已經(jīng)沒(méi)有問(wèn)題，正在逐漸地往新的市場(chǎng)延伸，現(xiàn)在已經(jīng)有了RISC-V筆記本電腦、RISC-V服務(wù)器、RISC-V萬(wàn)兆交換機(jī)等。雖然這些領(lǐng)域的RISC-V生態(tài)有待逐漸完善，但它肯定會(huì)越來(lái)越往高端發(fā)展，尤其當(dāng)處理器能力越來(lái)越強(qiáng)，軟件生態(tài)越來(lái)越豐富以后，向新的更高性能領(lǐng)域拓展的趨勢(shì)將會(huì)更加勢(shì)不可擋。

目前階段RISC-V和X86、ARM在生態(tài)上相比還有一些劣勢(shì)，無(wú)論從軟件規(guī)模上，還是性能優(yōu)化程度上，都還沒(méi)有達(dá)到最佳的狀態(tài)。但這也是接下來(lái)幾年里RISC-V從業(yè)者需要努力工作的方向。


國(guó)產(chǎn)替代空間大，汽車(chē)電子市場(chǎng)有望成為RISC-V下一爆發(fā)點(diǎn)

一輛汽車(chē)中所使用的半導(dǎo)體器件數(shù)量中，MCU占比約30%。傳統(tǒng)汽車(chē)約有50-100個(gè)MCU，智能汽車(chē)MCU數(shù)量將翻倍。而國(guó)產(chǎn)車(chē)規(guī)MCU領(lǐng)域市占率不足5% ，國(guó)產(chǎn)替代空間較大。

以往車(chē)載芯片主要基于ARM架構(gòu)或歐洲一些芯片公司的私有架構(gòu)。RISC-V開(kāi)放架構(gòu)的出現(xiàn)為國(guó)產(chǎn)車(chē)載芯片的研發(fā)提供更廣闊的選擇面。其開(kāi)放性設(shè)計(jì)使得汽車(chē)芯片廠商可根據(jù)自身的需求進(jìn)行特性布局，從而豐富產(chǎn)品形態(tài)。

近幾年來(lái)，已有不少國(guó)內(nèi)車(chē)規(guī)級(jí)MCU廠商選擇RISC-V架構(gòu)來(lái)打造自己的MCU，包括武漢二進(jìn)制、國(guó)芯科技、凌思微、芯科集成等。

其中，國(guó)芯科技將探索RISC-V架構(gòu)在汽車(chē)電子中高端MCU芯片中的應(yīng)用。如面向新能源動(dòng)力域OBC/DC-DC應(yīng)用的CCFC3010PT芯片，這是國(guó)芯科技首款基于RISC-V指令架構(gòu)的車(chē)規(guī)MCU芯片。同時(shí)，將啟動(dòng)開(kāi)發(fā)CCFC3009PT芯片，這是面向自駕領(lǐng)域設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的MCU芯片，主要面向ISP及毫米波雷達(dá)信號(hào)的后處理。

芯科集成于2023年8月推出的車(chē)規(guī)級(jí)MCU CX3288采用32位RISC-V內(nèi)核，符合功能安全I(xiàn)SO26262 ASIL-B的要求，在信息和網(wǎng)絡(luò)安全方面支持SHE（安全硬件擴(kuò)展）、Medium HSM，支持通信加密和安全啟動(dòng)。并且支持AutoSAR，可提供MCAL和配置工具支持。

當(dāng)前汽車(chē)軟件和工具鏈仍比較碎片化，若使用 ARM 一個(gè)架構(gòu)適用于所有情況，那么從上層軟件廠商和操作系統(tǒng)到應(yīng)用程序廠商都很難找到通用性。相比ARM，RISC-V的定制能力較強(qiáng)，其豐富的延展性可滿足未來(lái)汽車(chē)電子系統(tǒng)不斷增長(zhǎng)的需求；且該架構(gòu)免費(fèi)使用，可降低研發(fā)成本，不受任何專(zhuān)利或版權(quán)制約。因此，汽車(chē)電子有望成為RISC-V下一個(gè)爆發(fā)點(diǎn)。