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國內 RISC-V 產學研基地成立,Intel、Arm、RISC-V 將三分天下?

由圖靈獎獲得者、RISC的發明者DavidPatterson教授在 2010 年,帶領加州大學伯克利分校的團隊花了3個月時間完成了RISC-V指令集的初始設計開發。

2020-01-20 00:23 / 1人閱讀過此篇文章  

作者 | 伍杏玲

在IT界,CPU晶片和作業系統是網信領域最基礎的核心技術。但在晶片領域,技術和資本的門檻較高,應用範圍最廣的指令集架構需獲得專利授權才能使用,如x86、Arm等。而投入研發的資金,以14nm工藝為例,需上億元的研發費用。

如何降低晶片的研究門檻?被人稱為「半導體行業的Linux」的開源指令集RISC-V或許是其中重要的助力。

1月13日,中國開放指令生態(RISC-V)聯盟2019年會暨武漢產學研創新論壇在武漢順利召開。武漢RISC-V產學研基地、RISC-V聯盟武漢分中心、湖北省RISC-V產學研基地在本次大會上揭牌成立。

會上,中國工程院院士、中國開放指令生態(RISC-V)聯盟理事長倪光南表示「未來RISC-V很可能發展成為世界主流CPU之一,從而在CPU領域形成Intel、Arm、RISC-V三分天下的格局。

為何倪光南院士如此說?RISC-V有什麼特點?

RISC-V架構簡潔,支持模塊化

RISC-V是RISC(Reduced Instruction Set Computing,精簡指令集)的第五代版本。由圖靈獎獲得者、RISC的發明者David Patterson教授在 2010 年,帶領加州大學伯克利分校的團隊花了3個月時間完成了RISC-V指令集的初始設計開發。

據倪光南院士介紹,RISC-V是基於廣泛使用且標準十分寬鬆的BSD許可證,開發者可自由免費地使用RISC-V來設計CPU、開發並添加自有指令集進行拓展,自主選擇是否公開發行、或商業銷售、或更換其他許可協議、或完全閉源使用。

如此一來,RISC-V的優點十分顯著:

1、降低晶片設計的資本門檻。

傳統晶片設計人力和資金的投入成本較大,可能需投入上百人的團隊和上億元的經費來開發,中小型企業望而卻步。而開源晶片設計降低晶片設計的門檻,只需幾萬元、3-5人的小團隊在3-4個月內就能研製出適合自己企業的晶片,有利於中小型創業所需,促進晶片產業的發展。

2、架構簡潔,支持模塊化。

RISC-V目前成型的技術代碼集小、架構簡單,基礎指令集只有40多條,加上其他的模塊化擴展指令總共幾十條指令。RISC-V支持模塊化,性能優越,能夠滿足從微控制器到超級計算機等各類處理器需求。並支持FPGA、ASIC和未來器件等實現方式。

正因為RISC-V有了以上優勢,市場應用寬廣:據分析機構Semico Research 發布的《RISC-V市場分析:新興市場》報告數據,預計到2025年,市場將總共消費624億個RISC-V CPU內核,其中預計工業領域將是最大的細分市場,擁有167億個內核。

萬物互聯時代,RISC-V迎來機遇

隨著萬物互聯時代的到來,國內外眾多整機和系統廠商紛紛布局晶片領域。在本次會上,工信部賽迪研究院集成電路研究所高級分析師種丹丹介紹道,蘋果公司自研A系列處理器應用在iPhone手機,同時計劃在2020年,在Mac中使用自研晶片;谷歌自研人工智慧 ASIC晶片TPU,應用於AlphaGo系統;亞馬遜擁有449名員工組成的晶片團隊,自研晶片應用於亞馬遜新一代Echo智能音箱產品;Facebook招募半導體研發團隊,自研晶片應用其硬體產品、數據中心的伺服器等。

在國內,華為依託旗下海思,研發多款麒麟系列手機SoC晶片,發布鯤鵬晶片和泰山伺服器;阿里巴巴成立平頭哥半導體,發布基於RISC-V的玄鐵系列處理器;百度發布自主研發的首款雲端全功能AI晶片「崑崙」。

回顧歷史,我們發現在PC時代,x86架構催生Intel等企業;在移動網際網路時代,Arm架構催生高通、聯發科、Arm等企業;而如今步入 IoT 時代,普遍認為物聯網與邊緣計算領域可能是RISC-V發展最大的機遇。

據種丹丹的介紹,智能硬體產品對CPU應用生態、性能的依賴低於PC、手機等產品,x86、Arm架構CPU的傳統優勢無法完全發揮;另外,智能硬體產品對CPU的功耗、體積及成本高度敏感,部分RISC-V架構嵌入式CPU具備比同類Arm、x86架構CPU更低的功耗、更小的面積以及更低的價格。

談及RISC-V在物聯網時代的機遇,之前CSDN專訪Patterson高徒、RISC-V創始團隊關鍵學生之一、RIOS 圖靈獎實驗室副主任——譚章熹,他也談到相同的觀點:「在新興市場裡,大家也在做全新的選擇,RISC-V擁有靈活性、模塊化、開放、安全的優點,會成為很多人的首選。比如在物聯網領域中,由於物聯網設備碎片化,需求非常多樣,需要非常靈活的架構去適應它,RISC-V可以根據用戶不同的需求,還可增加自己的擴展指令集,來增加擴展模塊。」

生態發展建議

一方面是新興市場多樣化的需求,但一方面我們面臨的集成電路人才缺口較大:據《中國集成電路產業人才白皮書(2018-2019年版)》數據顯示,截止到2018年底,我國集成電路產業從業人員規模約為46.1萬人,預計到2021年前後,全行業人才需求規模為72.2萬人,這中間存在26.1萬人的缺口。

且在2018年,集成電路行業的主動離職率為14.3%,集成電路行業平均月薪為11130元。

如何更好地培養和留住相關的人才?

對此,種丹丹提出幾點建議:

1、加速處理器人才引進和培育工作:

(1)從攬才上,建立針對引進新興指令集開發人才及其團隊的長效激勵機制;

(2)從留才上,探索多維度的人才政策,如落戶等措施;

(3)從育才上,校企合作培養,鼓勵晶片教學研究中理論與實踐的結合。並且發揮集成電路產教融合發展和中國開放指令生態(RISC-V)聯盟等的積極作用。

2、RISC-V 產業生態的建設:

(1)加強開源晶片研發支持,通過專項研發項目等支持RISC-V晶片IP核開發,提供國產晶片性能水平。

(2)企業積極參與RISC-V開源社區相關工作。

(3)鼓勵產業鏈上下游龍頭企業圍繞RISC-V等新興指令集架構形成虛擬的IDM(Integrated Device Manufacturer,整合元件製造商)聯盟。

(4)RISC-V相關的產業聯盟促進相關企業與高校等的合作,例如推動團體標準和技術規範體系的建設,逐步構建產業生態。

如今在武漢成立國內首個RISC-V產學研基地,而武漢作為全球大學生數量最多的城市,相信會為RISC-V生態添加更多年輕的創新力量。未來可期。





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