有人预言,RISC-V或将是继Intel和Arm之后的第三大主流处理器体系。欢迎访问全球首家只专注于RISC-V单片机行业应用的中文网站
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本帖最后由 小飞飞 于 2020-7-7 10:23 编辑
RISC-V是加州大学伯克利分校主导的开源处理器指令集,基于该指令集用户可以免费开发自己的处理器。
基于开源指令集这样一个新颖的概念,RISC-V被业界认为会给半导体行业带来一阵新风,同时也出现了众多基于RISC-V的初创公司。
最近,RISC-V业界的两件大事,一件是RISC-V生态的领头羊初创公司SiFive又获得了一笔数千万美元的融资,其中高通也参与了战略投资;另一件与中国关系较大,即RISC-V的主要开创者,同时也是计算机架构领域的宗师级人物David Patterson在深圳的清华-伯克利深圳学院开设了RISC-V国际开源实验室(RIOS),加速RISC-V在中国的落地。RISC-V最近势头正热,那么到底将会对半导体业界带来多大影响呢?
RISC-V的愿景
RISC-V选择开源的道路,目标就是让芯片设计更平民化,降低芯片设计的门槛,从而让更多的人和公司能拥有自己的芯片。
大家知道,芯片设计的门槛在于时间和金钱两方面。随着芯片设计规模越来越大,需要越来越大的设计团队以及越来越长的设计流程,这其中的成本可谓是水涨船高,因此如果不能克服成本问题则能自研芯片的公司数量会越来越少,从而对于半导体行业的生态造成不利的影响。SoC的上一次设计方法革命就是以ARM为代表的处理器IP授权业务,因为处理器往往是SoC中最复杂的部分从而也是需要最多研发成本的部分,而ARM通过IP授权的方式大大降低了SoC设计门槛,从而活跃了半导体生态。然而,随着时间的发展,ARM的处理器IP授权模式却又慢慢难以跟上近年来兴起的异构计算的需求,这也是RISC-V兴起的基础。
那么,RISC-V如何迎合了异构计算的需求呢?异构计算出现的背景是半导体制造工艺的摩尔定律遇到瓶颈,先进工艺制造成本快速上升但是在性能上却无法带来很大提升。在这样的背景下, 通用化的芯片通过摩尔定律提升性能的速度变得很慢,而系统厂商也无法再指望使用一款通用芯片平台来满足不同应用场景的需求,而必须针对不同的场景使用专用的定制化芯片,这也就是异构计算的范式。所以,我们看到越来越多的系统集成商,包括谷歌、亚马逊、阿里巴巴这样的互联网巨头都在脱离Intel这样的通用CPU平台,而是进行自研芯片以满足目标场景的需求。可见,在异构计算时代,对于芯片产生了新的需求,同时也有更多公司在进入芯片行业。异构计算时代,芯片行业的新兴力量对于芯片设计的需求基本可以概括为以下几点:
(1)速度要快,系统厂商尤其是互联网公司难以通常芯片公司三到五年的积累期,而是希望使用一些敏捷化设计的方法来加速芯片设计周期;
(2)成本要低,因为定制化芯片的出货量肯定比不过通用芯片,因此设计成本不能过高;
(3)要能量身定制,这一条其实也是异构计算的核心诉求,即以专用化的设计来提升性能以弥补半导体工艺发展的停滞不前。
RISC-V生态完美符合这三点要求:RISC-V的开源特性一方面大大降低了成本,因为可以免费使用指令集;另一方面允许任何用户自由修改,从而能满足量身定制的需求。此外,RISC-V生态与Chisel为代表的敏捷设计方法论同处一支,双方深度绑定,从而使用RISC-V往往也能享受到敏捷设计的速度优势。
反之,ARM的收费商业模式在成本上与RISC-V相比就有很大的劣势;此外,ARM核在可定制化方面也是大大落后于RISC-V:一方面,ARM指令集设计时间较早,在设计之初对于可扩展性的设计不够完美,而且经过多代设计后背上了历史包袱指令集已经非常复杂,因此技术上难以做定制;此外ARM的授权方式也不鼓励定制化,其架构授权模式虽然允许一定的定制化但是收费极其高昂只有华为等少数大型厂商才有实力使用。
可见,RISC-V的初衷就是迎合异构计算时代对于芯片的三个新需求,让芯片设计门槛降低从而让更多人能参与到芯片设计中来,最终完成对于半导体生态的革新。RISC-V领域最鼎鼎有名的初创公司SiFive可谓是非常好地贯彻了RISC-V的精神。
在成本上,SiFive推出了多款性能上能与ARM对标的低价处理器核IP以及芯片;在敏捷化设计和可定制方面,SiFive为客户提供针对场景量身定制的芯片,且在交付速度上远胜传统芯片设计公司。SiFive曾举过一个客户案例,该客户是一家房地产公司,需要为其智能摄像头定制芯片,而SiFive在三个月内就完成芯片设计交付, 从而为该公司节省了许多成本。
在这个案例中,SiFive完全满足了异构计算时代对于芯片的三个需求(低成本,快速设计,定制化),从而大大降低了芯片设计门槛,让房地产公司这样的非高科技公司也可以有自己的定制化芯片。
SiFive的敏捷化设计流程能帮助用户大大节省设计交付时间,从而降低芯片设计门槛
RISC-V主要市场在哪里?
RISC-V大大降低了芯片门槛,让更多人有能力定制处理器芯片,可谓是ARM之后的又一次生态更新。最初,处理器设计是少数人的游戏,就像满汉全席一样,只有Intel这样的少数几家巨头才能做;随着ARM的IP授权生态铺开,把做包含处理器的SoC的工程量降低到了出门吃火锅的水准,更多人出门打个车就能够吃到;而RISC-V则是把处理器的工程难度降低到了叫外卖的水准,一般人动动手指就能送到家里,从而让芯片设计真正能普及到所有人。
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