產(chǎn)業(yè)丨x86架構(gòu)、ARM架構(gòu)、RISC-V三家架構(gòu)戰(zhàn)火紛飛的如何？

短短幾年時間，曾一家獨(dú)大的x86架構(gòu)被Arm后浪不斷拍打。

但主流芯片互相競爭并沒有持續(xù)多久，誕生于2010年的RISC-V也成為行業(yè)新寵，來勢洶洶。

到2025年，市場將總共消費(fèi)624億個基于RISC-V架構(gòu)的CPU核心。2018-2025年間，RISC-V年均復(fù)合增長率高達(dá)146.2%。

三個架構(gòu)的區(qū)別

x86架構(gòu)和ARM架構(gòu)是CISC（復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)）架構(gòu)，而RISC-V架構(gòu)是RISC（精簡指令集計(jì)算機(jī)）架構(gòu)。

CISC架構(gòu)的指令集比較復(fù)雜，處理器有較高的復(fù)雜度，而RISC架構(gòu)則是指令集比較簡單，處理器有較高的并行度和流水線能力。

因此，CISC架構(gòu)的處理器性能相對較高，但功耗也較大；而RISC架構(gòu)則相對功耗較小，但處理器性能也相對較低。

另外，x86架構(gòu)和ARM架構(gòu)都是閉源體系結(jié)構(gòu)，而RISC-V架構(gòu)是開源的，這意味著開發(fā)者可以自由地定制和修改處理器的指令集，使其更符合具體應(yīng)用的需求。

在架構(gòu)的設(shè)計(jì)理念方面，x86和ARM架構(gòu)的設(shè)計(jì)理念都是面向通用計(jì)算的，而RISC-V架構(gòu)則是面向特定領(lǐng)域的，它的設(shè)計(jì)理念是更加靈活、可擴(kuò)展，能夠滿足不同領(lǐng)域的需求。

RISC-V架構(gòu)可能是中國芯崛起的關(guān)鍵

目前我國已經(jīng)越來越重視開源，在2021年十四五規(guī)劃中首次將支持?jǐn)?shù)字技術(shù)開源發(fā)展寫入國家戰(zhàn)略規(guī)劃之中，這讓我國的開源事業(yè)進(jìn)入了新階段，今后中國的開源貢獻(xiàn)會不斷增長。

而中國廠商也抓住了這一點(diǎn)，華為、阿里、百度、中興、中科院等企業(yè)和機(jī)構(gòu)，都在采用RISC-V架構(gòu)，研發(fā)自己的芯片，進(jìn)而擺脫對國外架構(gòu)的依賴。

從2022年來看，全球出貨的100多億顆RISC-V芯片，中國廠商就50億顆以上，占比超過50%。

RISC-V得到了我國AI領(lǐng)域、IoT領(lǐng)域，包括智能汽車領(lǐng)域的廣泛認(rèn)可。

隨著全球芯片規(guī)則修改之后，不少國內(nèi)科企轉(zhuǎn)向RISC-V架構(gòu)。

賽昉科技于2021年8月發(fā)布首款集成3D GPU的量產(chǎn)RISC-V 單板計(jì)算機(jī)。

2021年底，華為基于RISC-V架構(gòu)研，推出首款全新的高清電視芯片Hi373V110。

隨后，華為更是發(fā)出了多款芯片產(chǎn)品，涉及多款芯片類型，均利用RISC-V替代了ARM架構(gòu)。

2021年12月份，中科院自研的高性能RISC-V開源處理器[香山]，亮相于舊金山RISC-V峰會。

隨后，在去年1月份，香山芯片就已流片，回片后進(jìn)行了串口調(diào)通，成功運(yùn)行了Linux。

另外，阿里宣布芯片研發(fā)將會采用RISC-V架構(gòu)，不再采用ARM或X86架構(gòu)。

目前已研發(fā)出的含光800用于AI領(lǐng)域，以及玄鐵系列910/920，可廣泛應(yīng)用于AIOT場景，也是物聯(lián)網(wǎng)智能化設(shè)備賽道的一員。

谷歌和蘋果打算降權(quán)ARM架構(gòu)

高通與聯(lián)發(fā)科推出的SoC芯片IP是安卓設(shè)備基礎(chǔ)，正是ARM架構(gòu)。

可以說沒有ARM，也沒有現(xiàn)在安卓繁榮龐大的生態(tài)，自然也無法為谷歌提供龐大的服務(wù)入口。

揮手告別x86架構(gòu)后，蘋果為Mac打造的新桌機(jī)級芯片M系列完全擁抱ARM架構(gòu)，開啟Arm時代。

Mac桌面產(chǎn)品線轉(zhuǎn)向ARM后，蘋果引以為傲的生態(tài)力也根植Arm架構(gòu)之土，打破設(shè)備壁壘，完成品牌壁壘。

ARM的業(yè)界穿透力和搶占x86傳統(tǒng)市場的能力，也不僅限消費(fèi)級的安卓與蘋果。

傳統(tǒng)服務(wù)器、Arm架構(gòu)處理器，逐步蠶食傳統(tǒng)x86架構(gòu)市場。

近日谷歌宣布安卓會陸續(xù)支援RISC-V指令集架構(gòu)，并公布較詳細(xì)的遷移藍(lán)圖。

安卓工程總監(jiān)Lars Bergstrom說得更直接：希望把RISC-V視為安卓一級（tier 1）平臺，言下之意就是與Arm平起平坐。

谷歌意圖也相當(dāng)明確，不想把安卓跟Arm綁定，讓安卓系統(tǒng)控制權(quán)回歸谷歌，不再受制于人。

除了谷歌高調(diào)站在RISC-V這邊，高通最近也與Arm差點(diǎn)出現(xiàn)問題。

問題在高通收購新創(chuàng)公司Nuvia，打算自己研發(fā)Arm公版架構(gòu)的自主架構(gòu)，以提升行動芯片領(lǐng)域的競爭力。

此外，近年自研芯片順風(fēng)順?biāo)奶O果，其實(shí)也想借轉(zhuǎn)到RISC-V架構(gòu)降低芯片成本。

架構(gòu)領(lǐng)域已形成三足鼎立格局

這幾年RISC-V的入局及發(fā)展正在打破原有X86和ARM兩家獨(dú)大的格局，芯片架構(gòu)領(lǐng)域已經(jīng)形成三分天下、三足鼎立的格局。

目前x86架構(gòu)掌控著全球的高性能計(jì)算領(lǐng)域，ARM則是主導(dǎo)了移動計(jì)算，新興的RISC-V已經(jīng)成為第三大芯片架構(gòu)。

盡管RISC-V出貨量已經(jīng)突破百億，但在消費(fèi)者心中，對RISC-V的認(rèn)知依然不夠明晰，也沒有特殊的體驗(yàn)。

尤其是在電腦處理器和手機(jī)處理器領(lǐng)域， ARM和X86的生態(tài)圈都比較成熟，RISC-V在這方面的競爭，無疑是[虎口奪食]。

而在物聯(lián)網(wǎng)、安全芯片、智能穿戴等方面， Arm的基礎(chǔ)還不夠牢固，這就給了RISC-V更多的機(jī)會。

RISC-V不能完全打破X86、ARM壟斷

在傳統(tǒng)信息技術(shù)領(lǐng)域里，X86和ARM兩大指令集架構(gòu)已形成壟斷，且專利壁壘森嚴(yán)。

因此，一個新興起的指令集想要打破這個局面，在生態(tài)方面、專利方面，還無法做到。

比如，X86架構(gòu)相對來說，屬于更為復(fù)雜的指令集，在PC產(chǎn)業(yè)的地位非常穩(wěn)固。

以前，ARM架構(gòu)曾嘗試去搶占其市場，但由于其指令集簡單，無法在PC領(lǐng)域上與X86相比。

而且，還有Wintel的堅(jiān)固聯(lián)盟在，ARM和RISC-V均暫時無法取代X86的位置。

再說ARM架構(gòu)，雖然和RISC-V一樣算是簡單指令集，但是，ARM架構(gòu)與安卓已經(jīng)形成了一個強(qiáng)大的A-A生態(tài)聯(lián)盟。

因此，就算RISC-V有機(jī)會替代ARM，也還需要更多的生態(tài)設(shè)備，不然，大家還是會使用ARM。

整個指令架構(gòu)的發(fā)展歷史規(guī)律

①指令架構(gòu)是一個高度馬太效應(yīng)的事物。當(dāng)一個指令架構(gòu)有越來越多人用的時候，就意味著其生態(tài)壁壘越來越高，能夠聚集越來越多的開發(fā)者。

②指令架構(gòu)的競爭不是技術(shù)層面的競爭，更多的是商業(yè)模式的競爭。ARM 架構(gòu)開始不如x86 架構(gòu)，它之所以一步一步實(shí)現(xiàn)了對 x86 架構(gòu)的逆襲。

根本原因是它在商業(yè)模式里采取了更開放的合作方式，它把利潤的[小頭]放在了自己身上，把更大的芯片的利潤交給了芯片公司，這樣使得芯片公司愿意去跟 ARM 公司合作。

用不同架構(gòu)滿足各司其職的場景

未來，x86架構(gòu)在個人電腦市場中的地位可能會逐漸受到挑戰(zhàn)，因?yàn)锳RM架構(gòu)的性能和能效不斷提高，而且Windows系統(tǒng)已經(jīng)開始支持ARM架構(gòu)。

同時，RISC-V架構(gòu)則有望在物聯(lián)網(wǎng)、嵌入式系統(tǒng)等領(lǐng)域迎來快速發(fā)展。

RISC-V架構(gòu)的開源特性，使得越來越多的廠商和開發(fā)者能夠參與到其生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)中，推動其發(fā)展。

此外，隨著人工智能、5G等技術(shù)的發(fā)展，對處理器的性能和功耗等方面提出了更高的要求，因此三個架構(gòu)都在不斷地優(yōu)化和發(fā)展，以滿足未來的需求。

總的來說，三個架構(gòu)各有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)用場景不同，未來的發(fā)展也不盡相同。但是它們都在不斷地優(yōu)化和發(fā)展，以滿足不同領(lǐng)域的需求。

結(jié)尾：

總體來說，ARM和RISC-V都是非常優(yōu)秀的指令集架構(gòu)，都有其獨(dú)特的優(yōu)勢和劣勢。選擇哪種架構(gòu)主要取決于用戶的需求、可用的技術(shù)和開發(fā)資源。

如今形勢RISC-V完全開源優(yōu)勢無限放大，Arm閉源和商業(yè)模式也成為許多廠商頭上的達(dá)摩克利斯之劍。

未來芯片業(yè)或許并非現(xiàn)在看到的Arm與x86分庭抗禮，而是RISC-V崛起后的三國鼎立局面。

作者 | 方文三