这一次芯片浪潮，我们没有掉队”，中国加速布局开源芯片RISC-V生态

魏定国

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近日，2022年图灵奖颁给了“以太网之父”、3Com公司创始人罗伯特·梅特卡夫。他研发的以太网设备及其协议，允许设备连接到局域网并共享打印机和文件等资源，极大降低了网络连接成本。

在中国开放指令生态（RISC-V）联盟秘书长、中科院计算技术研究所研究员包云岗看来，以太网成功的最大启示是做开放标准，它为下一步创新提供平台、拓展市场、繁荣生态，其背后的开源文化实则是一种生产方式的革新。

在日前举行的开源硬件与新一代工业革命论坛上，专家表示，开源作为一种创新协作模式不仅引发了软件产业变革，未来还将引发硬件、数据、算法、内容等产业变革，将重构产业链、供应链、价值链，基于开源的新工业革命正在到来。

一、“梅特卡夫”定律的启示

40年前，新晋图灵奖得主罗伯特·梅特卡夫提出了一个有关网络规模价值的定律：一个网络的价值等于该网络内的节点数的平方，而且该网络的价值与联网的用户数的平方成正比。“梅特卡夫定律”表明，一个网络的用户数越多，整个网络的价值越大。换言之，网络规模带来的回报往往超出预期。

想要获得超额的用户，就必须降低价格，这也是许多公司选择开源的原因。包云岗举例说，1981年，IBM公司在发布个人电脑的同时，公开了包括源代码和电路图在内的所有设计文档，此举大幅降低了个人电脑软件的设计门槛，后来的戴尔、联想、长城等公司由此受益。“公开设计文档前，一台个人电脑售价约9000美元，公开后，个人电脑价格一路降到了1500美元。正是价格的大幅下降，成就了个人电脑市场的繁荣。”

特斯拉也使用了同样的商业策略。它通过开放专利，吸引更多大型厂商加速产品研发、扩大产能规模，并在行业的整体进步中进一步做大做强。

去年8月，我国移动物联网连接数已达16.98亿，首次超过代表“人与人”连接的16.78亿户移动电话用户数。根据全球移动通信系统协会（GSMA）预测，2025年全球物联网终端连接数将达250亿。根据“梅特卡夫”定律，超大规模的网络“扩容”必然会促使企业进一步降低价格，选择开源设计将成为大势所趋。

二、开放标准改变芯片设计

你有没有想过，智能手机和蓝牙音箱由不同公司制造，它们是如何实现连接的？这是因为蓝牙是一个开放的标准，这意味着它的设计规范是公开的。基于以太网、Wi-Fi、PDF等开放标准的软硬件早已家喻户晓。而今，一个被称为RISC-V的开放标准有可能改变芯片的设计方式。

今年1月，RISC-V入选《麻省理工科技评论》2023年“全球十大突破性技术”，这让包云岗有点意外。他原本预计RISC-V领域的重大里程碑会在2025年前后出现，现在看来，RISC-V的发展在加速。

RISC-V是由美国加州伯克利大学于2010年研发的开源芯片指令集。指令集是一种用于沟通软件和硬件的关键技术，如果把软件看作螺母，硬件看作螺钉，指令集就是螺母和螺钉之间的尺寸规范。当下市场主流的指令集有英特尔公司的X86和ARM公司的ARM，前者善于处理大数据，后者处理快数据为主，两者分别支撑起个人电脑及移动互联网（手机）时代的主流芯片架构。万物互联时代，当需要同时兼顾数据传输速度与传输量时，这两类主流架构的胜任能力有限，RISC-V表现出了较强优势。

据介绍，RISC-V的平均指令数只有X86和ARM的1/10，且架构可以随意更改，可满足从智能手表、智能汽车到5G基站、服务器的各种不同性能需求。更重要的是，RISC-V不隶属于任何一家公司，任何企业、团队和个人都可以免费用它来设计芯片。

RISC-V将为芯片产业生态带来哪些变化？包云岗表示，除了大幅降低芯片设计门坎和成本外，还可实现大部分功能的重复利用，用户可以定制专属于自己的附加值部分。

三、抓住第三次芯片浪潮机遇

目前，RISC-V芯片开始出现在耳机、硬盘和AI处理器中，已经售出了100亿个内核。在上月在沪举行的首届玄铁RISC-V生态大会上，“RISC-V之父”、图灵奖得主大卫·帕特森表示，在物联网领域，预计到2025年有28%的市场会被RISC-V所占有；在RISC-V最有机会发力的人工智能和机器学习领域，其复合增长率将超过70%；预计2027年左右，将会有250亿设备融入RISC-V生态中。

“这一轮开源芯片浪潮，我们没有掉队。”包云岗说。据统计，2022年全球采用RISC-V架构的100亿颗处理器中，一半来自中国，这标志着国内的RISC-V生态已初步形成。中国工程院院士倪光南也指出，RISC-V的出现为推动中国芯片产业发展提供了新的机遇。

从全球范围看，RISC-V国际基金会也在不断壮大，过去几年的会员增长率均超过100%，吸引了全球70多个国家的3100多名会员加入。从基金会中的实力占比看，中美处于第一梯队。在全球24个高级会员中有13个来自中国，22个理事会成员中有9个来自中国。

“过去我国发展处理器芯片有两种模式，即高铁模式和北斗模式。前者是在现有生态下引进、消化、吸收、再创新，后者是完全自主构建技术体系。有了RISC-V后，我们可以走第三种模式——5G模式。”包云岗认为，国内企业应加速参与到开放标准的制定中，同时自主研发一批关键核心技术，面向国际市场，兼容国际生态，抓住第三次芯片浪潮的时代机遇。

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