开源的RISC-V能否拯救中国芯片？

科技云报道原创。

1月22日，阿里巴巴旗下的平头哥半导体（T-Head）公司宣布，已经成功将Android10移植到自己的RISC-V芯片上，并开源了全部相关代码。

公告显示，Android10系统已经可以在玄铁910芯片上流畅运行。而玄铁910，是平头哥半导体公司2019年在国内率先发布了一款基于RISC-V架构的CPU IP核，被称为目前业界最强的RISC-V处理器。

这对于RISC-V生态来说，是一个里程碑意义的进展，将对ARM架构带来更大挑战。

事实上，大批中国公司正在加入对RISC-V的研究和二次开发之中。

前不久，中国领先的RISC-V芯片研发企业赛昉科技在上海发布了全球首款基于开源Linux操作系统的RISC-V AI单板计算机——星光AI单板计算机（Beagle-V）。

同时，赛昉科技还分别与紫光展锐和香港中华煤气集团旗下的港华能源签署战略合作协议，这意味着宣传许久的RISC-V架构离实际应用越来越近。

自去年以来，面临芯片断供危机的华为也在积极研发RISC-V架构。

正所谓众人拾柴火焰高，RISC-V架构在中国的发展渐入高潮。

开源的RISC-V架构

很多人提到RISC-V，会认为它是开源芯片。但准确来说，RISC-V是一个基于“精简指令集（RISC）”原则的开源指令集架构。

如果从最基本的逻辑角度来分类，CPU可以被分为两大类，即所谓的“复杂指令集”与“精简指令集”系统，也就是经常看到的“CISC”与“RISC”。

人们熟悉的X86所使用的指令集，就属于“CISC”；而ARM处理器所使用的指令集，则属于“RISC”。

简单来说，CISC任务处理能力强，适合桌面电脑和服务器，但高性能也带来高功耗的问题。

RISC通过精简CISC指令种类、格式，简化寻址方式，达到省电高效的效果，适合手机、平板、数码相机等便携式电子产品或物联网产品。

上个世纪80年代，ARM公司就是基于RISC架构开始做自己的芯片，最终一步一步崛起，战胜了英特尔，成为现在的移动芯片之王。

如今，包括华为麒麟、高通骁龙在内的大部分手机终端和物联网设备芯片，都是基于ARM架构设计的。

但是ARM的授权费用非常昂贵，中小型企业和初创企业难以承受，而X86指令集被英特尔控制得死死的，其他CPU架构如MIPS、SPARC、PowerPC等也存在知识产权问题。

在这种情况下，2010年，伯克利分校的David Patterson教授为了新项目研究，带领其研究团队开发出了一种基于“RISC”的新一代指令集——RISC-V架构，并决定将它彻底开放：允许使用者修改和重新发布开源代码，也允许基于开源代码开发商业软件发布和销售。

这意味着，任何人都可以基于RISC-V架构进行芯片设计和开发，然后拿去商业化，而不需要支付授权费用。

完全开源免费的RISC-V架构，短短几年时间就吸引了大批的拥趸：谷歌、华为、IBM、镁光、英伟达、高通、三星、西部数据等商业公司，以及加州大学伯克利分校、麻省理工学院、普林斯顿大学、ETH Zurich、印度理工学院、洛伦兹国家实验室、新加坡南洋理工大学以及中科院计算所等学术机构，都纷纷加入RISC-V基金会。

截止2019年7月，RISC-V基金会共有包括18家白金会员在内的235家会员单位，包含了半导体设计制造公司、系统集成商、设备制造商、军工企业、科研机构、高校等各式各样的组织，足以说明RISC-V的影响力在不断扩大。

2020年4月，RISC-V基金会首席执行官Calista Redmond向基金会全体会员发出了一封通知邮件。邮件上写着，“我们现已在瑞士正式成立‘RISC-V 国际协会’”，以规避政治因素的影响，保持其一贯中立、开源的态度。

RISC-V在中国提速

完全开源的RISC-V架构，对于中国芯片事业有着非常重要的意义。

长期以来，中国芯片研发都受制于人。如果国内企业或科研机构能够利用开源的RISC-V，做出基本自主知识产权的芯片，或者培养出相应的生态环境，将大大有利于中国半导体行业进行弯道超车。

因此，包括中科院计算所、华为公司、阿里巴巴集团等在内的20多个国内企事业单位，选择加入了RISC-V基金会。

2018年之后，RISC-V在中国本土的接受度和采用度逐渐提高。在外部环境变化和RISC-V生态发展趋于完善的情况下，很多企业现在考虑或者已经采用RISC-V处理器内核。

外部环境变化，标志性事件莫过于中兴和华为相继被断供关键零部件。

2018年4月16日，美国商务部禁止美国企业向中兴销售零部件、商品、软件和技术，致使后者业务中的芯片供应出现短缺。

2019年5月16日，华为被美国列入“实体清单”，芯片危机成为全民讨论的话题，行业端加快芯片自主化。

在特定的大背景下，RISC-V凭借着开源特性，在中国本土迎来繁荣发展期。

在政策层面，2018 年7月，距离“中兴事件”不到100天，上海市政府发布了一份支持软件和集成电路的政策。

其中，明确提到“支持基于RISC-V指令集架构、32位及以上的处理器芯片的研发及产业化”，并且要求“内核需拥有自主知识产权”。项目实施周期规定在两年内（2018.7.1–2020.6.30）。

由此，上海市成为中国本土首个出台政策，支持RISC-V指令集的城市。

在行业层面，中国本土相关的行业联盟逐渐形成。RISC-V生态的发展，很大程度上是依靠行业整体，而不像x86和ARM一样，系于某一家商业公司。

2018年9月，中国RISC-V产业联盟成立，聚焦于RISC-V产业落地。11月，中国开放指令生态（RISC-V）联盟在世界互联网大会上成立，中科院计算所倪光南院士任理事长。两个联盟成立的初衷，都是为了推动中国本土RISC-V生态的完善。

在公司层面，2018-2020年间，中国本土芯片行业涉及RISC-V的初创成立和资本运作，十分活跃。

2018年4月，阿里巴巴全资收购中天微。9月，阿里巴巴在云栖大会上宣布，将中天微和达摩院芯片业务进行整合，成立“平头哥半导体”。

同月，中天微推出了基于RISC-V的自主指令架构C-SKY，以及第一款RISC-V低功耗处理器CK902，并且很快就获得了松果电子和伏达半导体两家客户。

2019年7月，平头哥发布了RISC-V IP核玄铁910。它支持16核，主频可达2.5GHz，单核性能达到7.1 Coremark/MHz，较业界主流芯片性能提高40%，较标准指令性能高出20%。

玄铁发布后，国内老牌的芯片设计厂商全志科技宣布与平头哥合作，开发基于玄铁内核的通用算力芯片，应用于工业控制、智能家居和消费电子等领域，预计3年出货5000万颗。而在过去，全志科技主要使用ARM授权。

此外，专门做RISC-V内核IP的“芯来科技”，芯片设计平台即服务的“芯原科技”，以及RISC-V内核IP及解决方案厂商“赛昉科技”，均是国内RISC-V赛道上的重要玩家。

RISC-V能否成为中国“缺芯”的解药？

经过一波快速发展后，中国本土已经形成了完整的RISC-V产业链：

在产业最上游，是芯片内核IP设计公司，这一类公司有阿里巴巴达摩院（中天微）、芯来科技、芯原科技和赛昉科技等；

在产业中游，是芯片设计公司，比如兆易创新、全志科技、北京君正和乐鑫科技等；

在产业下游，是终端品牌厂商，比如华米、小米、华为和阿里巴巴。

但值得注意的是，由于RISC-V开放、模块化和可扩展性的特性，大部分RISC-V产品都聚焦于中低功耗市场，最大应用场景是IoT。

相比于服务器、移动市场，IoT本身就是一个天然的“碎片化”市场，生态链比较短。因此在RISC-V为人所诟病的生态方面，IoT生态要容易实现得多。

尽管RISC-V在中低功耗市场发展较快，但是在高性能计算领域的发展仍不充分，在相关生态上的资源也有限。从软件及应用生态来看，国内还尚无大型生态的成功案例。

从整体发展看，相比海外，中国本土的RISC-V生态依然有一定的短板，主要集中在人才、软件及应用生态等方面。

此外，虽然中国本土的学校、研究机构、企业和个人爱好者对RISC-V有很高热情，但在标准的参与和贡献上，目前还是在起步阶段。

不难预见，RISC-V将来势必会对x86和ARM造成一定的冲击，这也给“缺芯”的中国带来了弯道超车的绝佳机会。

但想要改变英特尔x86和ARM主导的处理器架构竞争格局，还有很长的路要走，对技术水平、资金投入和时间、生态建设的要求都不低。

RISC-V想要成为市场主流，还需要更多时间投入发展。

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