“過去，芯片設(shè)計(jì)動(dòng)輒需要投入上億元的研發(fā)費(fèi)用，還需動(dòng)用上百人以上的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，中小型企業(yè)不易承擔(dān)，而且也不一定能夠掌握發(fā)展的主動(dòng)權(quán)。反觀互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域通過開源軟件降低了開發(fā)門檻，創(chuàng)造了互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的繁榮。如果開源芯片設(shè)計(jì)能將芯片設(shè)計(jì)門檻降低幾個(gè)數(shù)量級(jí)——以至于3-5人的小團(tuán)隊(duì)就能在3-4個(gè)月內(nèi)，只需幾萬元便能研制出一款有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的芯片，將促進(jìn)芯片產(chǎn)業(yè)的繁榮，能更好地支持人工智能等新一代信息技術(shù)和數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。我們相信，RISC-V將在硬件界得到如開源軟件Linux在軟件界同等的成功。”近日，在2018億歐創(chuàng)新者年會(huì)上，中國(guó)工程院院士倪光南在《中國(guó)開源芯片(RISC-V)的前景》的演講時(shí)表示，“未來RISC-V很可能發(fā)展成為世界主流CPU之一，從而在CPU領(lǐng)域形成Intel(x86)、ARM、RISC-V三分天下的格局。”

開源芯片設(shè)計(jì)生態(tài)正在形成

據(jù)了解，“開源”(開放源代碼)是一新的模式(既是開發(fā)模式，又是商業(yè)模式)，開源軟件以(以Linux為代表)在當(dāng)前已成為軟件業(yè)的主流。因此人們期望，依托這種模式的開源芯片在芯片業(yè)也會(huì)取得在軟件業(yè)領(lǐng)域同樣的成功。

“從市場(chǎng)的反映來看，絕大多數(shù)的軟件服務(wù)商，比如中國(guó)的BAT，或者亞馬遜、谷歌、facebook等基本上都基于開源。這樣的好處就是它能夠讓我們的服務(wù)商按照市場(chǎng)的需求做升級(jí)。”倪光南說。

目前在數(shù)字領(lǐng)域最復(fù)雜的往往就是CPU。CPU的世界形勢(shì)怎么樣?目前從世界范圍來看，能夠站穩(wěn)腳跟的CPU只有兩種，第一種是英特爾架構(gòu)(X86架構(gòu))，第二種是ARM架構(gòu)。

英特爾架構(gòu)(X86架構(gòu))CPU歷史很長(zhǎng)、生態(tài)成熟，在桌面和服務(wù)器領(lǐng)域占據(jù)壟斷地位，X86指令集自誕生以來指令數(shù)繁多，且不同分支不兼容。不支持模塊化和擴(kuò)展性，硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度高，被美國(guó)Intel和AMD兩家公司所擁有;ARM架構(gòu)CPU歷史較長(zhǎng)、生態(tài)成熟，在移動(dòng)和嵌入式等領(lǐng)域占據(jù)壟斷地位，其他公司可向ARM公司購(gòu)買許可，世界上有很多公司包括許多中國(guó)的手機(jī)廠商都在做AMR CPU。

一般來講，拿到架構(gòu)授權(quán)，要想任意修改，需要付出幾億元的費(fèi)用;幾百萬元僅可購(gòu)買一個(gè)黑盒子來使用，但不能修改，也不能自己改進(jìn)。事實(shí)上，即使幾百萬元對(duì)于中小型團(tuán)隊(duì)來講還是不小的負(fù)擔(dān)。

“CPU芯片和操作系統(tǒng)是網(wǎng)信領(lǐng)域最基礎(chǔ)的核心技術(shù)，中國(guó)在這方面還受制于人，常被比擬為‘缺芯少魂’。鑒于此，我們希望有新的CPU芯片出現(xiàn)，這種芯片要更適合于中國(guó)市場(chǎng)大多數(shù)的中小企業(yè)，或者創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。”倪光南表示，實(shí)踐表明，每一種CPU在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中要取得成功在很大程度上取決于其生態(tài)系統(tǒng)。

10月17日，中國(guó)RISC-V產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和上海市集成電路行業(yè)協(xié)會(huì)RISC-V專業(yè)委員會(huì)成立。中國(guó)RISC-V產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟首任理事長(zhǎng)芯原微電子董事長(zhǎng)兼總裁戴偉民在成立大會(huì)上表示：“只有自行設(shè)計(jì)微架構(gòu)，并且在指令集標(biāo)準(zhǔn)的授權(quán)和發(fā)展上不受制于人，才能實(shí)現(xiàn)真正的自主可控;全新、開放、免費(fèi)的RISC-V符合這一標(biāo)準(zhǔn)?？v觀CPU發(fā)展歷史，未來中國(guó)CPU必然會(huì)走向自主、可控、繁榮，但是目前、X86、ARM IP授權(quán)模式雖然繁榮但是不自主、不可控，X86、ARM 架構(gòu)授權(quán)繁榮、可控但不自主，基于M-core、MIPS架構(gòu)的CPU雖然自主可控但不繁榮。只有RISC-V可以實(shí)現(xiàn)真正自主、可控和繁榮。”

在11月8日浙江烏鎮(zhèn)舉行的第五屆互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)上，經(jīng)過9個(gè)月的籌備，中國(guó)開放指令生態(tài)(RISC-V)聯(lián)盟(中國(guó)開源芯片聯(lián)盟)宣告成立。

據(jù)介紹，中國(guó)開放指令生態(tài)聯(lián)盟(RISC-V)發(fā)起單位包括中科院計(jì)算所、北京大學(xué)、清華大學(xué)、阿里-中天微、百度、中芯國(guó)際等近20家研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)，目前已有一批企業(yè)構(gòu)建了開源芯片關(guān)鍵技術(shù)。

RISC-V中國(guó)聯(lián)盟秘書長(zhǎng)包云崗稱，“RISC-V指令集有望像開源軟件生態(tài)中的Linux那樣，成為計(jì)算機(jī)芯片與系統(tǒng)創(chuàng)新的基石。”但只有RISC-V指令集還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還需要開發(fā)基于RISC-V的開源工具鏈、開源IP、開源SoC等才能形成開源芯片生態(tài)，這需要更多支持開源芯片的力量參與和貢獻(xiàn)。

為此，該聯(lián)盟制定了一個(gè)“三步走”計(jì)劃，希望用10年左右的時(shí)間，到2030年逐步完成開源芯片生態(tài)的建立。

開源芯片有望成為“第三駕馬車”

公開資料顯示，RISC-V是基于精簡(jiǎn)指令集計(jì)算(RISC)原理建立的開放指令集架構(gòu)(ISA)，V表示為第五代RISC(精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī))。完全開源是其特色，企業(yè)可以完全自由免費(fèi)使用，同時(shí)也容許企業(yè)添加自有指令集拓展而不必開放共享以實(shí)現(xiàn)差異化發(fā)展。

倪光南表示，RISC-V指令集追求簡(jiǎn)約、支持模塊化，性能優(yōu)越，能夠滿足從微控制器到超級(jí)計(jì)算機(jī)等各種復(fù)雜程度的處理器需求。同時(shí)能夠高效地實(shí)現(xiàn)各種微結(jié)構(gòu)，支持大量定制和加速功能。他認(rèn)為，開源軟件以其開源的優(yōu)越性在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代成為了軟件業(yè)的主流，因此，依托這種模式的開源芯片在芯片領(lǐng)域也能取得成功。

根據(jù)倪光南介紹，RISC-V的優(yōu)勢(shì)主要集中表現(xiàn)在：一是簡(jiǎn)單?？梢园押芏鄸|西簡(jiǎn)化，比如要看一個(gè)芯片的介紹手冊(cè)，RSIC-V少于300頁(yè)，基本指令集40余條。同樣功能的芯片，RISC-V的面積最小，意味著價(jià)格最低，而且成品率較高。

此外，從技術(shù)上也可以看到RISC-V的很多好處：模塊化、可擴(kuò)展、成本低，硬件設(shè)計(jì)與編譯實(shí)現(xiàn)非常簡(jiǎn)單;商業(yè)運(yùn)作開源、免費(fèi);應(yīng)用市場(chǎng)從物聯(lián)網(wǎng)切入，可覆蓋從微控制器到超級(jí)計(jì)算機(jī)的全計(jì)算領(lǐng)域;具有高性能(面積、功耗和性能)、普適(可自由擴(kuò)展和剪裁)、可控(滿足差異化和定制化等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。

“除了具備成本低、開放等優(yōu)勢(shì)外，開源軟件還有一個(gè)很重要的特點(diǎn)是注重原始創(chuàng)新。初創(chuàng)企業(yè)使用開源學(xué)習(xí)，企業(yè)可以通過引進(jìn)、消化、吸收實(shí)現(xiàn)再創(chuàng)新，參與到開源組織里面，可以做更多的貢獻(xiàn)和創(chuàng)新。”倪光南舉例說，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)楊立祥教授團(tuán)隊(duì)提出人工智能芯片也會(huì)受到安全方面的攻擊。為防止這類攻擊，需要硬件、軟件方面的支持。正好結(jié)合RISC-V就可能按照他們的理論構(gòu)建一個(gè)安全的芯片，配上安全的操作系統(tǒng)。這種芯片在物聯(lián)網(wǎng)、智能家居、AI中間應(yīng)用就可能提供最好的防御，比其他系統(tǒng)能更好地防御黑客的網(wǎng)絡(luò)攻擊，提供更安全的應(yīng)用，這將作為中國(guó)方面對(duì)于RISC-V的貢獻(xiàn)，將來也會(huì)開放給全世界。

“現(xiàn)在開源用的許可證是非常寬松的BSD許可證，誰都可以把開源CPU的代碼拿下來，自己學(xué)了以后加以定制、改造、剪裁變成自己所用的芯片，你可以自己創(chuàng)新，推出自己的芯片，沒有任何限制，不用交任何的費(fèi)用，惟一需要做的就是聲明一下企業(yè)用了RISC-V。這種許可證方式非常適合于中小企業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，也非常適合我國(guó)提出的‘大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新’的要求。”倪光南說。

“當(dāng)然，RISC-V面臨的最大難題就是沒有生態(tài)，畢竟英特爾經(jīng)過40年的發(fā)展，已經(jīng)積累了那么多生態(tài)。所以，RISC-V應(yīng)該揚(yáng)長(zhǎng)避短，不應(yīng)該把目光放在與Intel架構(gòu)(X86)和ARM傳統(tǒng)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)上，而是果斷地占領(lǐng)新的市場(chǎng)，比如人工智能等。”倪光南說，相信多年以后，將會(huì)有三駕馬車、三足鼎立在CPU領(lǐng)域形成，除了英特爾架構(gòu)、ARM以外，第三個(gè)就是新興的RISC-V。