RISC-V 能成为中国芯片弯道超车的机会吗？

sky

问：


RISC-V 能成为中国芯片弯道超车的机会吗？
开源的OpenStack让中国的云计算公司获得了快速成长，开源的RISC-V能让中国公司在芯片领域获得同样的成功吗？能否在未来规避美国在芯片领域对中国的控制？


某人答：


RISC-V 目前的开源实现还挺不完善的，离商用还有很长一段路，离成功还有更长的路。

但是它的价值是肯定的，已经有一些国内公司在实际产品中使用了RV32和RV64的商业核，应用在比较激进/前沿的产品里。因为这些产品（芯片）比较激进，开源的RV很适合来魔改完成这些设计，同时又可以直接使用工具链等现成资源，方便后期的一些开发。

RV ISA本身就是弯道超车（后发优势）的结果，很多设计是总结了前人教训的，避开了很多历史包袱，达到了简约而不简单的效果，后期能够发展起来的话在性能上是没有问题的。

但是个人感觉开源的东西相对商业的使用门槛可能会高些（类比windows和linux，iphone和安卓?），商业化使用RV有更高的自由度，也对设计公司有更高的要求。所以这就要求中国培养更多的芯片人才，而芯片设计里，后端还是需要license，目前还没有啥开源的后端，所以我们能做的就是培养更多的芯片前端人才。

所以，这里打个 广而告之，少年，如果你想成为芯片前端人才，为祖国芯片弯道超车做贡献的话，看这里 看这里，RISC-V开发板，不要Hifive unleashed 的999美金，不要Hifive one的59美金，不用洋人的主芯片，全国产RISC-V开源开发板，国产主芯片+国产开源RISC-V核+国产操作系统+国产板卡，只要9美金！

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某人答：


要是每个人都想着如何在RISC-V上面给Linux提交代码，移植编译器，移植编译现有的代码和项目，并且号召中国人都来交钱用，或许还有机会；

如果每个人都想着骗一比投资，然后继续倚仗着指令集的问题，继续拘泥于电视机顶盒、空调遥控器、路由器、某个钻井设备的一个控制芯片，那就永远没有超车的机会。



某人答：


我认为可能性不大：

按照我的理解RISC-V仅仅是一套开源指令集，定义了一系列指令集，内存访问，寄存器等等的规范。但是并不包括如何实现。

CPU的性能受哪些方面影响？从上到下指令集仅是第一部分，而寄存器传输级设计则是第二部分，到了综合这个阶段厂家的工艺库本身可以算是第三部分。但显然RISC-V只能涵盖第一部分，也许会有开源实现来涵盖第二部分。

那么事情就很明显了，所谓弯道超车光靠RISC-V是不行的，如果可以的话，那我们早就超车了，因为RISC-V不是第一个开源指令集。甚至开源参考设计已经有一堆了比如OpenPOWER OpenSPARC等等，也没有见过那家公司这得靠这些设计超了车。要注意，这两个可是开源参考设计，和RISC-V这种指令集级别的开源靠谱多了。

现在一堆人讨论这个，无非就是又一轮概念炒作，期望借这个机会捞一笔走人，和之前的VR，区块链，AI等等没有什么不同。我不是指所有人都在炒作，而是指大部分人都在炒作。

我也不是说RISC-V没有意义，对于有实力的厂商，比如苹果，本来就有芯片设计能力，如果利用RISC-V那么应该能降低不少成本。又或者云服务提供商，也许数据中心里面所有机器都换了自产CPU。还有可能是一些小作坊式公司，靠跟风卖RISC-V开发板也能捞一笔。

所以弯道超车算是一个半伪命题，隐含着小农式的投机心理，就比期望天上掉馅饼好一丁点。

实际上只要资金到位，国产芯片超车是一个很正常的事情。如果不想花钱还想走捷径超车，那只有去做白日梦了。



某人答：


RISC-V的“寄存器传输级”设计，也就是RTL设计 已经有很多开源实现了，虽然目前还不太完善，但我们正在发挥开源社区的力量来填坑。你说的三个部分，ISA，RTL，后端，只是芯片本身设计，忽略了配套的工具链等软件资源，这些的开源也极大地节省了设计公司的人力。所以唯一缺失的只是芯片后端设计，工艺库之类与芯片制造相关的部分。另一方面想想，如果RTL都给你定死了，那还超啥车，都变成公版ARM类似的芯片了。




某人答：


我想说的是，RISC-V不是第一个开源ISA，设计上并没有特别的竞争力，RTL的设计来说一堆第三方的设计和IBM以及Oracle的开源RTL相比很大程度上还不如，小公司优化开源RTL的能力值得怀疑。工艺库大家都用代工厂。那么对于一堆小公司来说从那里来的自信认为RISC-V能给他们带来好处？无非就是下面三点：1.跟风骗投资人的钱。2.偏偏跟风的学生们买开发板类产品。3.套取政府补助。




某人答：


RISC-V当然不是第一个开源ISA，之前就有SPARC V8、OpenRISC等，但是你只要比较下这些ISA就不会说RISC-V没有设计上的竞争力，不然也不会有那些搞openRISC的转投RISC-V了。


RTL设计是不如你举例的大公司，但是达到商用程度是没问题的，对小公司来说不就图个免版税能商用的好处吗？


我不知道你说的小公司是什么定义，就我所知的两家实际应用RISC-V的国内公司，都是芯片公司，一家的产品已经打入华为，代替了国外某牙膏厂旗下产品；一家占用了台积电xx%的产能，使用RISC-V设计了新型AI芯片。


这些公司是不如高通，三星，TI 这样的大公司，在你看来是孱弱的小公司，但是他们的设计能力完全能够充分享受到RV的便利，正当地获取商业利益，而不是骗投资人和政府的钱。



某人答：


中国芯片本身就是个伪命题。是要沙子都是中国地里挖出来的？还是设计团队不能有外籍员工？。。。芯片又没有护照号



某人答：


确实弯道了，只怕车没超成，自己都开出赛道了，连比赛的资格都没有了。

先说下，一条产业链上上下游之间是合作关系，同行才是竞争关系。

IC公司发展得如何，主要靠自己产品的定位，在细分市场里有更好的竞争力，如性能、面积、功耗、成本和上市速度等，CPU core只是其中一个模块，拥有此core的厂商是其供应商，不管你是ARM、Intel atom还是RISC-V，你们谁好我就用谁的，最好价钱合理、服务到位噢。至于觉得用上XX方案就能弯道超车啥的，那是想多了。又不是市场独门绝技，你可以用我也可以用啊，你使用了觉得效果不错，我马上也用上，还是靠自家产品的PK而不是某项秘籍。

怎样让IC设计公司愿意尝试自己的方案且从中受益，再逐渐推广开来，占有一席之地，这才是此类问题的正确打开方式，不要把主体都弄错了。当然供应商喜欢讲success story，XX客户用我们的产品，获得了多大的成功，你也可以拥有噢，亲！

说更白点，你成不成功是你的事情，太多因素决定了；只要你用我的方案，用的人多了，我就先成功了。拥有XX牌轿车，让你出行更方便；拥有XX牌家具，提高你生活的品质；拥有XX手机，让你更有逼格……你是否真的出行方便了，生活品质提高了，逼格提升了，我不关心，只要卖车的、卖家具的、卖手机的赚了钱就行了。



某人答：


RISC-V它的优势是真正做到免费开放，没有任何的知识产权风险，RISC-V指令集追求简约、丢弃历史包袱，支持模块化，性能十分优越，能够满足从微控制器到超级计算机等各种复杂程度的处理器需求。覆盖非常大的应用领域，支持FPGA、ASIC乃至未来器件等多种实现方式，同时能够高效地实现各种微结构，支持大量定制和加速功能，并与现有软件及变成语言良好设备。RISC-V由一个非盈利的基金会负责维护RISC-V指令集标准手册与架构文档，促进RISC-V阵营的交流和发展，共同营造其生态系统。

　　过去芯片设计有时需要上亿研发费用，投入上百人年，中小企业不易承担，而且也不一定能掌握发展的主动权，开源芯片设计可望将芯片设计门槛大大降低，以至于3—5人的小团队在3—4个月内，只需几万元便能研制出一款有市场竞争力的芯片，从而将促进芯片产业的繁荣，能更好地支持人工智能等等新一代信息技术和数字经济的发展。对于我们下一步信息技术的发展，以及其他各行各业的发展将是非常大的推动，这个时候RISC-V应该是非常好的时机，如果和开源软件配合好，对世界是大好事情。

RISC-V在中国蓬勃发展的背后，是以往x86的知识产权被英特尔和AMD所垄断，而Arm的授权费又十分昂贵，中美关系紧张的时候还会被卡脖子。这是由于IP市场持续增长并影响着整个集成电路大产业

AIoT的丰富应用场景催生了领域特定架构以及应用定义芯片，基于领域的架构设计理念逐渐成为趋势，越来越多的互联网公司和系统公司开始根据客户需求定义自己的芯片。因此，面向领域特定架构以及定义芯片的核心就是软硬件协同开发，指令集架构作为软硬件的接口其开放性和灵活性成为了成功的关键，RISC-V开放指令集架构可以说适逢其会。

RISC-V是中国发展运算平台芯片产业的新机会，中国如果能够抓住RISC-V，就有机会实现物联网芯片产业的逆袭。





某人答：


学驾照的时候，教练告诉我弯道要减速，不然科目一二三四都会挂。。。


某人答：


RISC-V只是一种新的指令集，RISC-V CPU基本原理和基础架构跟X86和ARM并没有本质区别，要想基于RISC-V做出高性能CPU，Intel、AMD、ARM们这些年走过的路照样要重新走一遍，一步都不能少。

所以RISC-V无法实现弯道超车，想超车只能跑的比别人快，比如美国人955，中国人996，堆人，堆工时，集中火力，快速迭代，一年干完别人两年的活儿，这是直道超车，华为这些年就是这么过来的，所以搞出了那么多国产替代美国芯片。

弯道超车是需要颠覆性技术的，比如如果能搞出在性能和功耗两方面对目前的计算机形成绝对优势的量子计算机，那这就是弯道超车。






某人答：


RISC-V架构的指令集开源的，也有开源实现和商业IP核，详见：riscv.org/risc-v-cores/，里面列出了大部分公开的RISC-V架构的核心。RISC-V架构目前国内有不少院所和公司在做相关的工作，芯来，平头哥在做IP，兆易创新已经推出了基于芯来的N200定制的GD32VF103产品线，一些公司在基于平头哥的IP做SoC，嘉楠科技在去年推出了音视频AI专用的K210，中科蓝讯推出了一系列基于RISC-V架构的蓝牙芯片，出货量极大，其宣称是全球首家RISC-V应用量过亿（颗）的公司，而且全部搭载国产开源RT-Thread物联网操作系统。

从以上的例子中可以看出，RISC-V架构在垂直应用领域已经开始显示出替代Arm架构的能力，在通用MCU领域也开始撬动Arm稳固的地位，有信息显示某个传统使用Arm的SoC芯片厂商今年大概率会推出RISC-V产品线，可以说RISC-V架构在逐渐渗透到传统使用Arm架构的领域。国内参与RISC-V工作的院所和公司详见中国RISC-V产业联盟和中国开放指令生态(RISC-V)联盟的公众号。国外的话，我感觉是已经形成了两大开源集团，OpenHW Group和Chips Alliance，详细的内容可以去两家的官网看看，file:///C:\Users\huawei\AppData\Roaming\Tencent\QQ\Temp\%W@GJ$ACOF(TYDYECOKVDYB.pngchipsalliance.org和openhwgroup.org。

至于说RISC-V能否承载中国IC崛起之重 ，我是这么看的，这注定是一个漫长的过程，如果各个领域都像桌面CPU和移动SoC那样被Intel和Arm这样的商业公司主导的单一架构一统天下，那后来者注定是机会渺茫的，而RISC-V架构目前在多个领域对Arm架构形成了一定的竞争压力，并有向更多领域扩散的趋势，这是一个好的现象。

Arm和RISC-V的竞争，前面已经说了国内的部分，国外的话，一票顶级公司加入了RISC-V基金会，西数有基于RISC-V的开源实现，并在存储产品上使用RISC-V架构芯片，NXP也出了一款RISC-V和Arm混合架构的MCU，今年可能在i.MX平台上也推出RISC-V架构的芯片，三星已经宣布要在基带上使用RISC-V架构，整体趋势就是RISC-V将在越来越多的领域对Arm形成挑战。但是与此同时，Arm也在开拓新的领域，比如宇航级处理器，NASA，和ESA，分别规划了基于Arm Cortex-A53和Cortex-R52的宇航级处理器。RISC-V紧随其后，欧洲的Gaisler公司推出了NOEL-V核心。总的来看，Arm和RISC-V的竞争将是一个长期的过程。

有兴趣可以查看以下这篇文章
《记录2019之RISC-V | 莫怪Arm围堵 只因生而闪耀》




某人答：


先不考虑有多少困难，先想想，这个东西究竟能不能在未来成为一个流派。


从以前的经验看，这种开源的架构，一旦能够成长起来，趋势就不可逆转。比如arduino，比如linux，当初肯定也有人说不行。


只要有足够多的人支持，它就一定能够成长起来。


从现在的支持度看，支持者还是挺多的。一些互联网巨头都加入进来了，印度也给予了国家支持。


中国倒是不必急于以国家身份支持，但是可以用民间形式参与。因为考虑到政治因素，中国以国家身份支持得太热情，或许会让别人觉得这是中国的cpu，反而会撤销原来的支持。等 势头起来了，中国政府再出面支持不晚。






某人答：


指令集本身和你实现出来的处理器是什么性能是两码事。riscv没有各种授权方面的限制这个是比较好的地方，不过感觉现在生态推得比较慢，而且主要是集中在微控制器这块。


你说要和x86，arm竞争，不仅要看性能，还得有生态，看看arm进军服务器市场现在是啥状态。


不过riscv指令集比较规整，而且基本没有其他指令集前向兼容各种奇怪功能的问题，这个对做高性能的处理器是真爽。




某人答：

特离谱能禁你ARM，为什么就不能禁你RISC-V啊？RISC-V仅仅是开源，而不是没有版权的。

特朗普已經欽定了 你們以後就用這個吧 別想什麼x86 arm了

手機IOT之類產品有個特點 用戶不會要求這玩意兒能夠運行比如十年前的軟件 能運行最新版就好了 不會產生用戶想從intel換成龍芯 但是軟件不兼容這個歷史問題

這也是一種後發優勢吧

sky

某人答：

不仅能，而且几乎是唯一的机会。其他诸如MIPS、POWER、X86等都硬伤太多，都只能适用于个别特殊场合，大众化民用市场，RISC-V是最好的机会。


某人答：

做芯片最难的是什么？

我认为是两个，第一个是性价比，可靠，特殊环境不出事。

第二个，也是最重要的，就是，对开发者友好。

开发者友好的意思是，有完善的编译系统，debug系统，资料多，等等等等，总得来说就是容易开发。大家可以看看stm32，遍地的资料，完善的开发工具支持，调试系统，还有各种rtos和协议栈的适配，有效的大学推广等等，总得来说，就是生态比较好。其他一些cortexm核的芯片很大程度上也是借了st的东风。

在强调自主可控越来越多的时候，一个可以在设计上可审查，在生态上完全融入世界生态体系的架构是十分有吸引力的，大家可以在生态上互相助力，根基确可以掌握在自己的手里，在保证自己自主可控的情况下互相协作提高开发者友好性。

庄子有一句话，叫做:“无所待也”，就是没有什么需要依附的，虽然在生产上还“犹有所待也”，但是起码在设计和生态衔接这个部分可以做到无所待。



某人答：

能不能弯道超车，得看和美国关系的发展。

如果真彻底翻脸了。美国全面禁止高科技行业卖给中国产品与技术，那么没有EDA软件，没有台积电流片，中芯被断供，那么别说超车，走路都困难。

如果不跟美国闹僵。那么ARM技术还能继续授权，RISC-V如何发展起来就是一个难题了。

RISC-V采用了BSD协议，这个协议是非常宽松的。也正是因为宽松，使用BSD协议的软件发展都想到凄惨，因为只有人索取，而没有人贡献。软件如此，硬件更是如此。


某人答：

开源这种做法更利于形成生态。

目前的技术发展逻辑更在于搭建生态，形成全链条的相互带动共同发展。

详见《如何评价“区块链技术是实现民族科技弯道超车的重要机会”这种说法？》


某人答：

不能。尤其是不能和 MIPS 对比。

RISC-V 本身设计就是超精简的，比 ARM 还要精简，现在即便有改进，依然是从精简起步。

这就导致 RISC-V 本身就无法实现高性能的运算。顶多是用在不追求极限性能，但是对成本和功耗敏感的应用方向。这东西目前来看，也就是能在低端 ARM 市场上有竞争力。干掉高端 ARM 目前还是只能看看再说。

至于 MIPS ，本身其实定位是高于 ARM 的应用层次，当然 MIPS 现在已经放弃治疗，开始做 IoT 产品了。但是本身 MIPS 前期的基础指令设计都是针对性能，指令数量比 ARM 基础指令还多很多。

所以美国芯片控制中国，其实主要的控制都是高性能芯片的销售。

但是高性能芯片在超级计算机上，可以靠异构实现。而异构对于设计来说，其实难度反而不如通用高性能芯片高。只是研发成本，生产成本的限制无法大规模的进行市场推广。

现在中国真正被美国限制的产品，其实是中层（当然这个范围比较广）的通用芯片。这种芯片的应用都是大范围使用，对于成本性能功耗都很敏感的。你肯定不会花 10000 去买个和红米一个性能配置水平的东西吧？所以你不得不去买 ARM 的 CPU 。包括计算机也一样。

这其中，即便给你 RISC-V ，而且保证他能有相同的性能，国内其实也没有对应的技术保证这个 RISC-V 做出来的 CPU 真的能有相同的水平。因为国内技术欠缺的太多。只能在低端不追求某些参数的情况下，才能实现美国芯片的替代。

说回 MIPS ，这东西是为数不多的能和 Intel 对标的指令集了。弃疗的 MIPS 用的是 nanoMIPS 。其实早期的 MIPS 指令集还是有高性能可能的。

而 x86 的高性能，其实主要基于他的大量扩展指令，比如现在Intel 主推的 AVX 系列。国内如果想赶超 Intel ，必然也是在一个指令集基础上，增加扩展的性能指令。这点来说 openpower 和 opensparc 两个指令集虽然都比 RISC-V 有更强的性能优势，但是这俩后台过于强势，MIPS 这种基于等同于已经入土的后台公司，反而国内进行发展限制更少，而且本身又因为有一定的演进基础，不至于向已经彻底入土的 alpha 等指令集，现在和自己重头设计新指令没什么区别了。



某人答：


不过物联网走量，芯片性能没有高要求，又只对成本敏感，rv的机会不小。当然最后只会越做越白菜，是个小团队都能造个凑活的轮子出来。


某人答：


但是对于产业来说 RV 也可以带动不少入门企业。毕竟 RV 可以得到 Linux 的直接支持，对于有“野心”的人来说，提升性能就是 ARM ，再提升性能就是 J1800 。即便 RISC-V 走不通，有人也会想能不能扩展指令集，乃至重建指令集什么的工作了。

某人答：

精简指令集这个翻译让多少小白望文生义啊。

某人答：

也不能算吧。RISC-V 基本指令 60 多个，确实算是精简了。即便算上扩展指令，也不是很多的。性能这东西，很多都是要靠专门设计的指令和晶体管来做一次指令的计算提高效率。当初 MMX 就有 57 条指令，之后 SSE 70 条，SSE2 144 条。到现在 x86 的指令数量来说，RISC-V 轻量太多了。

尤其和龙芯比起来……我真不知道 1400 条的自有指令到底给龙芯带来了什么玩意……

某人答：

性能和能不能做什么运算是两回事，指令集精简就做不了复杂运算？没有这个道理。

某人答：

你说的没错。但是就扩展性来说，x86 已经有了大量的扩展指令了。RISC-V 呢？现在有多少？

目前 RISC-V 的指令依然不多啊。即便有浮点数，ARM 也有浮点计算器的版本啊。而且指令集扩展性带来更大的碎片化问题如何解决也是问题。

这点来说，ARM 和 x86 的控制性更好，扩展指令并没有带来严重的碎片问题。而 RISC-V 目前来看，弯道超车我也不知道，至少目前，还不足以抗衡 ARM 。除非 RISC-V 整个社区能有一个整体的运作，再增加一些高性能的内容。

某人答：

同意您的说法，是否可以弯道超车没人知道，就如同20年前我第一次用RedHat Linux一样；RISC-V现在是新生婴儿，也许还完全不能和ARM相抗衡。但仅仅以指令多寡就武断断定RISC-V没有机会，我不敢苟同。现在也许应用还不如MIPS、不如ARM，将来呢？

某人答：

胡说八道。指令数量和性能没有必然联系。risc当时的成功就是因为论证了它相对cisc性能有提升。后来sun和IBM的risc处理器也是用在高性能服务器上的。x86虽然维持着cisc的指令集作为接口，但内部微指令实现已经大量使用risc。CPU性能的提升靠的是多段流水和乱序执行，cisc显然是不利于做这些优化的。



某人答：


是的，没有必然联系，所以 ARM 根本不需要增加 VFP/NEON 就能实现 hardfloat 性能。

｛手动滑稽｝问题是现在 ARM 的 A 系列都有这东西。


某人答：

你这是偷换概念，任何指令集加上SIMD指令都能对并行计算任务加速，但是这和架构本身的性能没有关系，一个架构的性能优劣不是看能不能对特定任务加速的，更不是指令数量多少的问题。SIMD指令有当然好，如果没有还有GPU，实际上问题并不太大。

某人答：

记得几年前看到1680核的RISC-V（似乎之后还有更多核心数的），是否商业化不知，毕竟RISC-V本身还在发展。RISC-V可否成功认为最大问题在于生态链，另外是使用领域 ----- 这些不解决ISA和体系结构都是白搭。


某人答：


低性能多核心，这只能用在特殊市场啊，其实这不就类似于 GPU 运算的设计么？从使用领域来说，生态链有可能反而影响 RISC-V 的向上层性能浮动的可能，使用领域目前也是物联网。这都是和性能产品需求不同的市场。

中国要想弯道超车，靠 RISC-V 必须有一个性能足够的 CPU 产品，至少要能完全抗衡 ARM 的 A 系列中低端产品。而这仅仅是开始超车，更高层次乃至全层次的产品覆盖，RISC-V 从设计概念上就实现不了。

所以中国要用 RISC-V 弯道超车，主要也就是是看能否借助它培养一批人才，之后这批人才不满足 RISC-V 的限制，自己重新设计 CPU 。而自己设计的 CPU 自己的指令集，才是真正开始弯道超车，现在用 RISC-V 也就是培养技术，练手。

我估计目前中国至少需要 3 套 CPU 体系，一种是高性能、超算市场的产品，一种是终端设备，一种是超低成本超低功耗。终端设备如果云计算发展起来，对于产品的性能要求不高，或许 ARM 层次的产品就足够了，现在 x86 就可以靠高性能超算市场的产品下降来替代。至于物联网，RISC-V 自己的市场就继续用就行了。

或者我回答这个答案时的设想： RISC-V 也就上升到初级 ARM 的市场，中层我的设想就是 MIPS 类型的产品做广覆盖，高层因为不需要考虑兼容性，专用的指令就像申威那样软件都要重新研发也没问题。而这样中层市场决定主流技术方向，技术能力直接要能转化到高层和低层来。

当然，个人设想，谁也无法保证未来会怎么发展。



某人答：


c语言指令比c++少，性能却好？


某人答：

c++ 有很多扩展功能，开发效率快很多，当然前提是用好了功能。至于 c 和 c++ 语言，最终性能是机器码的性能，这个性能好不好，是编译器输出的机器码的结果，已经脱离了 C/C++ 语言的范畴。顶多是 C/C++ 语言写的内容，编译器识别后如何输出机器码的问题。

某人答：

不存在有无，缺不缺