此前,据RISC-V基金会发布的数据,2022年采用RISC-V芯片架构的处理器已出货100亿颗,其中一半来自中国。据其预测,到2025年RISC-V芯片出货量将突破800亿颗,增长速度远超原预计的600亿颗。
那么,RISC-V芯片为何具有如此强大的市场潜能,而未来发展又有哪些值得期待的增长翼,下面笔者将从多个维度展开分析。
01
出货量分析——市场生机
指令集作为软件与硬件之间沟通的“翻译官”,是芯片产业中不可或缺的基础部分。
目前主流的指令集可以分为两大阵营——以X86指令集为代表的复杂指令集(CISC)和以ARM指令集为代表的精简指令集(RISC)。
RISC-V指的是RISC系列指令集的第五代产品,和目前广泛应用的ARM架构“师出同门”,虽发展历史较短,但在架构精简性、运行效率、成本和灵活性上优势明显,且兼容性适应性高,因而受到产业界的要一致看好。
目前,RISC-V在中国市场的信心走高主要有以下几个因素:
(1)开源优势带来国产芯片新机遇
RISC-V起初为教学所用,后转为商用,完全开源一直是其显著的特色。与此同时,RISC-V采用BSD协议,允许用户自由地使用、修改源代码,可以自行选择是将修改后的代码作为开源使用还是专有软件来实现产品的差异化。这种开源但不闭流的规则,不仅为企业节省了一大笔基础成本,更为实现其产品丰富创新提供了有力支撑。
随着在中美贸易战愈演愈烈,国产芯片开始追求自主可控的芯片指令集架构。RISC-V的开源特质较之市面上主流的指令集,其自身并不易受政治立场所裹挟,因此,RISC-V成为近年来国内厂商纷纷跟投的安全领域。据统计数据,包括IP内核与芯片设计等主要内容在内,中国目前有300家以上公司在关注RISC-V或以RISC-V指令集进行开发。
从发展现状来看,近年来国产RISC-V商业化产品不断落地,平头哥、华米、兆易创新等企业已发布了可商用化产品。其中兆易创新和芯来科技更是开创了IP核供应商与设计企业联手先例。随着RISC-V终端应用市场不断发展,国内芯片厂商将拥有和欧美芯片公司同台竞争的资本,以及实现变道超车的可能。
(2)模块化定制满足产业应用需求
RISC-V在各行业的应用占比情况
RISC-V模块化的特点意味着它可以像搭乐高积木一样拼接组合、自由扩展,这便为个性化定制提供了充分的空间,比如自行设计的加速器控制指令、缓存管理指令等。并且还能在硬件译码单元、软件编译器上进行修改和扩展,这使得RISC-V处理器非常适合用于设计领域专用处理器的控制器。
此外,RISC-V自身模块化的另一个优点是可以轻松实现指令集和微架构松耦合,使得微架构设计上的自由度更大。一个突出例子是RISC-V取消了像MIPS和SPARC等RISC架构上历史悠久等分支延迟槽设计,给具体的处理器实现留出更多的操作空间
02
趋势分析——加速推广
自诞生起,RISC-V就因其模块化的扩展设计和简洁统一的编码规则完美契合着物联网产业的多元碎片化的需求而被寄予着厚望。而从RISC-V的相关出货数据我们也可以窥知到物联网产业发展的图景。
从市场发展空间来看,根据统计,2020年全球RISC-V指令集市场规模约2.2亿美元,预计到2024年有望超过10亿美元。从RISC-V芯片终端应用市场来看,近年来全球物联网设备数量呈高速增长态势,年出货量超过100亿个,随着万物互联成全球未来主要发展方向之一,预计到 2025 年,全球物联网设备数量将达到 251 亿个,如果RISC-V芯片实现20%的市场渗透率,年出货量将超过50亿颗以上,而据机构预测,2025 年将会有 28% 的市场会被 RISC-V 所占有。
可以预见的未来里,RISC-V将迎来加速发展。而目前刺激其发展的主要因素有以下几点:
(1)Arm提价,价格杠杆刺激
近年来,软银陷入财务困境,其标志性的Vision基金遭受了严重亏损。作为软银继优步之后最大的投资之一,Arm将成为解决软银财务危机的重要支撑。
此外,随着软银的财务困境的持续,Arm也正在考虑IPO。Arm计划提高授权费用,以高额收入来吸引华尔街投资者。
同是RISC架构和嵌入式系统领域的主要参与者,Arm的提价或将成为刺激RISC-V加速推广的良机。
(2)赛道细分 ,开拓市场空间
在不断加速落地物联网中低端应用的同时,RISC-V在高端领域也迎来实质性的突破,在服务器领域中的占比有望不断提高。
此前,RISC-V芯片在高端服务器市场的应用基本上是一片空白。自2021年开始,随着以云计算、大数据和人工智能等为代表的技术快速发展以及 RISC-V架构生态的逐渐完善,越来越多的芯片厂商开始在服务器中采用RISC-V指令集架构,以提高芯片的性能、灵活性和可定制性。
截至目前,已有部分有技术研发实力的国外内大厂率先发布及量产了RISC-V指令集架构的服务器产品。具体来看,主要分为两大阵营:一是主要基于美国SiFive公司P550/ P650的IP核为基础的服务器产品,包括英特尔的HorseCreek、谷歌的Intelligence X280等;二是主要基于阿里平头哥玄铁内核系列的产品,主要包括算能科技的SG2042、阿里巴巴的含光800等。
正如高通产品总监Varma所言:“现在拥有一个通用的基本指令集架构,可以从低端微控制器一直扩展到高性能计算,以及介于两者之间的任何东西,它确实提高了整个行业的效率。”随着赛道的细分,RISC-V将走向更为开阔的市场局面。
(3)规范明确,规避碎片化风险
要知道,RISC-V的价值基于开源而展开,但开源CPU项目并不少见,但绝大多数都是昙花一现,其背后的致命缺点便是缺少一个强有力的非盈利组织在推动和维护。而RISC-V由非盈利的会员制组织RISC-V基金会推动。不论基金会的发展还是指令集标准的演进推广都由会员做主。RISC-V的未来不会受到任何单一公司的兴衰浮沉影响。
众所周知,这类开源项目所共同面临的问题便是生态系统、碎片化风险、设计保证、安全性,前两者最为致命,一旦管不好便是一地鸡毛。
笔者认为,碎片化在这个碎片化时代并非绝对危险,而是双刃剑,我们需要的是对风险的把控。而RISC-V国际基金会通过设定规范,进行兼容性测试,并对通过者发布证书,已经被证明是防止野蛮生长的有效手段。目前,平头哥的玄铁C908得到第一个RISC-V兼容性测试通过证书,为了适应生态未来,兼容性将成为厂商内卷的重要方向。
03
小结
RISC-V作为一种具有创新性和潜力的处理器架构,不仅可以满足多样化和碎片化的市场需求,也可以促进芯片产业的开放和竞争,打破传统架构的垄断和限制,为产业注入源源不断的新兴动力。
目前,RISC-V市场还处于广涌入的初期阶段,虽有基金会引导,但在标准化和规范化建设上仍有待完善,国内各大厂商不仅在产品上各施拳脚,更期望通过加入RISC-V国际基金会加速融入,参与到开源标准制定的过程中,这既是为了日后进入强竞争阶段不落人后的优先布局,亦是我国在芯片领域迈向自主创新的一大步。
在国内集成电路产业发展的关键时刻,RISC-V所代表的架构“新势力”有望成为国内芯片产业崛起的重要机遇。我们期待着RISC-V架构能够在技术上不断完善和发展,在产业上得到更多的支持和合作,在应用上实现更多的创新和突破。