187
內(nèi)容精要：大而全，會(huì)越來(lái)越臃腫，但仍舊有其存在的理由；小而精，新架構(gòu)新理念高速簡(jiǎn)潔，也有其生存空間，這就是 RISC-V 的未來(lái)。
?
昨天在芯合匯平臺(tái)上做了一場(chǎng)直播，花了一個(gè)半小時(shí)時(shí)間，為半導(dǎo)體行業(yè)投資機(jī)構(gòu)和創(chuàng)業(yè)企業(yè)梳理了一下產(chǎn)業(yè)鏈投融資機(jī)會(huì)。
因?yàn)樯婕皟?nèi)容比較廣，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈也極為復(fù)雜，在這么短的時(shí)間內(nèi)介紹完整也極為不易，會(huì)后參與直播的朋友們也提問(wèn)踴躍，其中有一個(gè)問(wèn)題，是關(guān)于半導(dǎo)體 IP 產(chǎn)業(yè)鏈的。
如何評(píng)價(jià) RISC-V 給集成電路行業(yè)帶來(lái)的機(jī)會(huì)？
我當(dāng)時(shí)在介紹 IP 環(huán)節(jié)的時(shí)候，借著芯原微沖擊科創(chuàng)板，提了一下，受 RISC-V、人工智能 ASIC、物聯(lián)網(wǎng) SoC 等領(lǐng)域的刺激，國(guó)內(nèi) IP 企業(yè)有可能實(shí)現(xiàn)彎道超車，借著新技術(shù)的紅利，分享一些新的產(chǎn)業(yè)機(jī)會(huì)。
確實(shí)，RISC-V 這幾年一直都是比較火的話題，因?yàn)橥瑸?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E5%BC%80%E6%BA%90/">開(kāi)源項(xiàng)目，很多人都把他上升到了芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域的“Linux”地位，在這兩年見(jiàn)到的很多芯片設(shè)計(jì)商業(yè)計(jì)劃書中，RISC-V 也是一個(gè)頻頻出現(xiàn)的名詞。
那么什么是 RISC-V 呢？RISC-V 能給當(dāng)前的芯片行業(yè)帶來(lái)什么樣的新機(jī)會(huì)？能不能“顛覆”或者“重構(gòu)”目前的芯片產(chǎn)業(yè)格局？這應(yīng)該是很多投資機(jī)構(gòu)或者行業(yè)從業(yè)者關(guān)心的話題。
我們看一下 RISC-V 的標(biāo)準(zhǔn)定義：RISC-V 是一個(gè)免費(fèi)、開(kāi)放的指令集架構(gòu)。
根據(jù)這個(gè)定義，首先我們看一下指令集架構(gòu)（ISA，Instruction Set Architecture）。所謂指令，就是 CPU 用來(lái)計(jì)算和控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的指揮和命令，指令集就是指令的一整套指令集合。每一種 CPU 在設(shè)計(jì)時(shí)，就在芯片中固化了一系列與其他硬件電路相配合的指令系統(tǒng)。
因此，指令集是一個(gè)比較模糊和虛化的概念，我們的看到的指令集是一個(gè)指令列表，幾百種 CPU 指令命令，而 CPU 看到的指令集則是一連串的“01010101”電信號(hào)，每種電信號(hào)代表一種運(yùn)算命令。而 CPU 的設(shè)計(jì)當(dāng)中，就必須固化好各種指令對(duì)應(yīng)的芯片電路模塊。
?
因此，從這個(gè)意義上講，不同的 CPU 指令集，決定了這款 CPU 設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度。
什么是 RISC-V 指令集架構(gòu)呢？
RISC（Reduced Instruction Set Computing），精簡(jiǎn)指令集，與之對(duì)應(yīng)的是 CISC（Complex Instruction Set Computer），RISC 功能簡(jiǎn)潔，代表著簡(jiǎn)潔的 CPU 設(shè)計(jì)，CISC 功能完備，代表著復(fù)雜的 CPU 設(shè)計(jì)。RISC 的簡(jiǎn)潔代表著效率，CISC 的功能完備代表著臃腫。
這就是 RISC 和 CISC 的本質(zhì)區(qū)別。
當(dāng)年學(xué)的微機(jī)原理早就還給了老師，憑借模糊的印象，打個(gè)我個(gè)人理解的淺顯比方來(lái)說(shuō)，CPU 的指令，就如同蓋房子的磚，如果都是小塊的標(biāo)準(zhǔn)磚頭，也能蓋起各種不同的房子，這就是 RISC；如果除了標(biāo)準(zhǔn)磚頭，還設(shè)計(jì)了很多的磚瓦結(jié)構(gòu)件，適用于拐角、吊梁等，這就是 CISC。
不同的模式，都能蓋起房子，但是效率卻大不一樣，RISC 的標(biāo)準(zhǔn)磚頭，小平房可以蓋，摩天大樓也可以蓋，底層的原材料很簡(jiǎn)單，都是標(biāo)準(zhǔn)化的磚頭；CISC 的各種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件，對(duì)于蓋一種房子的時(shí)候效率確實(shí)高，吊起結(jié)構(gòu)件隨便一拼裝就 ok，但是如果要蓋的房子種類多了，就需要定義更多更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件，結(jié)構(gòu)件的管理就會(huì)越來(lái)越復(fù)雜，而且在建設(shè)某種常見(jiàn)建筑的時(shí)候，大部分特殊的結(jié)構(gòu)架是閑置不用的，大大影響了施工效率。
基于 CISC 模式下的 CPU 設(shè)計(jì)，在各種新需求下，堆疊的功能越來(lái)越復(fù)雜，芯片設(shè)計(jì)難度也越來(lái)越高，效率低下，因此就出現(xiàn)了 RISC 精簡(jiǎn)指令集的概念。
而 RISC-V 是第五代基于 RISC 的 CPU 指令集架構(gòu)，源自加州大學(xué)伯克利分校，2015 年的時(shí)候 RISC-V 指令集架構(gòu)開(kāi)源，進(jìn)入了商業(yè)化運(yùn)營(yíng)，受到了產(chǎn)業(yè)界的追捧。
關(guān)于 RISC-V 在國(guó)內(nèi)的消息，較為引人關(guān)注的是 2019 年 7 月，阿里“平頭哥”推出的“玄鐵 910”，屬于嵌入式 CPU，正是基于 RISC-V 指令集架構(gòu)，主要應(yīng)用場(chǎng)景將會(huì)集中在 5G、AI 人工智能、自動(dòng)駕駛以及網(wǎng)絡(luò)通信方面。
當(dāng)然了，對(duì)于一款新型芯片的推出，特別是 CPU 核心芯片，光有芯片是不夠的，更要有產(chǎn)業(yè)的支持，形成生態(tài)。
生態(tài)問(wèn)題，也是 RISC-V 同其他 RISC，以及 CSIC 在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的焦點(diǎn)所在。這個(gè)焦點(diǎn)，也是回答 RISC-V 究竟面臨什么樣的機(jī)會(huì)，能夠顛覆或者重構(gòu)芯片設(shè)計(jì)行業(yè)的終極答案。
就如同 Linux，就算功能很完善了，迄今為止也沒(méi)有顛覆 Windows 的一統(tǒng) PC 的局面。RISC-V 也是一樣的。
開(kāi)源，硬件領(lǐng)域的開(kāi)源，是 RISC-V 的一個(gè)大膽嘗試，也是優(yōu)勢(shì)所在，借助開(kāi)源的力量，將從 CPU 設(shè)計(jì)、軟件開(kāi)發(fā)和支持、外圍接口電路，片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)等各個(gè)方面促進(jìn) RISC-V 在產(chǎn)業(yè)界的推廣使用。除了前面提到的“平頭哥”，西部數(shù)據(jù)、英偉達(dá)、華米等也都在將 RISC-V 用在自己的芯片中。
生態(tài)正在逐步形成，但任重道遠(yuǎn)。畢竟面對(duì)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手不但包括獨(dú)霸天下的 X86（CSIC），還有其他 RISC 強(qiáng)悍廠商（ARM），他們就如同操作系統(tǒng)領(lǐng)域中的微軟，已經(jīng)憑借 Windows，建立了穩(wěn)固的城池。如果沒(méi)有劃時(shí)代的產(chǎn)業(yè)變革，很難攻城拔寨，只能慢慢滲透。
所以，目前的 RISC-V 風(fēng)生水起的，還主要在一些非主流的 CPU 應(yīng)用中，比如平頭哥的“玄鐵 910”，屬于嵌入式 CPU；比如一些低成本、超低功耗應(yīng)用設(shè)計(jì)等等。
正如芯原微在招股說(shuō)明書中說(shuō)的那樣，RISC-V、MIPS 和 PowerPC 相繼開(kāi)放其指令集架構(gòu)，由于三種指令集各有自己的特色和典型應(yīng)用領(lǐng)域，三者既有一定的競(jìng)爭(zhēng)，也可相互依存。這種前所未有的指令集開(kāi)源模式，給芯片設(shè)計(jì)者帶來(lái)了廣泛的自由和選擇的機(jī)會(huì)，除了降低芯片的設(shè)計(jì)門檻，并從一定程度上降低芯片的設(shè)計(jì)成本之外，會(huì)給半導(dǎo)體工業(yè)帶來(lái)前所未有的發(fā)展活力，促進(jìn)半導(dǎo)體設(shè)計(jì)領(lǐng)域的重大創(chuàng)新和發(fā)展。
大而全有其存在的理由，小而精也有其生存空間，這就是 RISC-V 的未來(lái)。
